在液体和气体之间的差异似乎消失的临界点上，事情非常简单。

当物质达到“超临界”时，固体、液体和气体的规则在高热和高压下被打破。 这种物质状态自然发生在像木星这样的气态巨行星中。 （图片来源：NASA、ESA 和 J. Nichols（莱斯特大学））

在大量的热量和压力下，物质会达到“超临界”状态，液体和气体之间的差异似乎消失了。 现在，新的研究发现，处于这种极端超临界状态的物质并没有科学家之前认为的那么复杂。 事实上，超临界材料中存在类液体和类气体状态，两者之间的临界点在物质中惊人地一致。 这可能意味着在不同类型的材料中存在管理这些状态的通用规则。

该研究的共同作者、伦敦玛丽女王大学的物理学家 Kostya Trachenko 在一份声明中说：“超临界物质的普遍性为在极端条件下物质的新物理透明图谱开辟了道路。” “从基础物理学以及理解和预测绿色环境应用、天文学和其他领域的超临界特性的角度来看，这是一个令人兴奋的前景。”

走向超临界

超临界流体已经以多种方式用于许多行业。 由于它们结合了液体和气体的特性，因此可用于许多化学反应和过程，例如危险废物净化、石油开采和工业制冷。 它们也自然存在于木星和土星等气态巨行星的大气中。

然而，了解超临界状态物质的性质并不容易。 当固体、液体和气体之间的界限变得模糊时，物质的哪些特征可以解释其最重要的特性？

Trachenko 和玛丽女王博士后研究员 Cillian Cockrell 关注两个特定参数：热容量，即材料吸收热量的能力，以及波在材料中传播的长度。

通用规则

研究人员发现，当这两个参数相互绘制时，会出现一个特定的反转点，在该反转点上，超临界材料的特性从更像液体变为更像气体。

更重要的是，这个反转点在研究人员研究的所有超临界系统中都非常相似。其中包括超临界水、二氧化碳、氮气、铅和氩气——从金属元素到稀有气体的各种物质。

Trachenko 说，从基础科学的角度来看，这是令人兴奋的，因为它提出了新的问题，即反转点是否可以通过现有的关于物质不同阶段之间转变的理论来解释，或者是否需要一些新的解释。

“随着我们突破已知的界限，我们可以识别这些新的令人兴奋的问题并开始寻找答案，”Trachenko 说。

该研究结果于今天（8 月 12 日）发表在《科学进展》杂志上。