В журнале Nature Communications международная команда во главе с учеными из Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Германия) и Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора (США) представила метод точного моделирования теплой плотной материи — экзотического состояния, объединяющего черты твердых тел, жидкостей и плазмы. Такое вещество встречается в недрах газовых гигантов вроде Юпитера, при ударах метеоритов, а также в термоядерных реакциях.
До сих пор моделировать это состояние без сильных приближений было крайне сложно. Стандартные методы сталкивались с так называемой проблемой знаков: квантовые расчеты путались в «плюсах» и «минусах» волн, описывающих поведение электронов. Даже суперкомпьютеры не справлялись с этим для систем больше нескольких частиц.
Исследователи предложили решение — они использовали условные «воображаемые частицы», чтобы обойти математические ограничения. Это позволило впервые применить точный метод Монте-Карло к реальному материалу — бериллию, часто используемому в термоядерных установках.
Полученные расчеты сопоставили с экспериментами в Национальном центре зажигания LLNL, где 192 лазера сжимали и нагревали капсулы с водородом. Новый метод показал: прежние оценки плотности были завышены. Это важно для создания точных моделей термоядерного синтеза и оптимизации конструкции топливных капсул.
Исследование также открывает путь к более точному описанию экстремальных условий на экзопланетах и в звездах. Осенью 2025 года команда проведет новую серию экспериментов, чтобы расширить возможности своей диагностики и приблизить создание эффективной термоядерной энергетики.
Ранее Наука Mail рассказала о том, как астрономам удалось найти скрытую материю Вселенной — рассредоточенную, почти невидимую, но космически важную.