超临界流体边界的物理特征

在超临界流体 (SCF) 区域内，处于临界点之上的温度和压力下，分离液体和气体的热力学奇点不再存在。基于热力学和临界标度的最新论证重新提出了 SCF 作为一种介于液体和气体之间的中间态的观点，由两条超临界边界 $L^\pm$ 线分隔。然而，迄今为止，超临界态的本质以及这些边界的物理特征仍然尚不清晰。本文展示了 SCF 具有明确的结构、输运和动力学行为。具体而言，由径向配对函数捕获的粒子空间排列，以及 SCF 区域内的扩散系数、剪切粘度和速度自相关函数，均与液态和气态状态有着质异，并在穿越 $L^\pm$ 线时表现出清晰的物理特征。我们的理论预测通过氦原子分子动力学模拟得到验证，并得到既有实验证据的进一步支持。这些结果为 SCF 区域内物相图的细化提供了明确的物理基础，包括气态、超临界流体和液态三个不同状态，由两个符合普适标度定律的交叉边界分隔。