Новый вид «фазового перехода» в воде был впервые предложен 30 лет назад в исследовании ученых из Бостонского
Allerdings experimentelle Bestätigung dieser Hypotheseist noch nicht gelungen, weil der Übergang bei Temperaturen erfolgen muss, bei denen Wasser unter normalen Bedingungen zu Eis wird. In einem in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlichten Artikel liefern Forscher der Universität Birmingham und der Sapienza-Universität in Rom Beweise für die Existenz von „dichtem Wasser“.
Physiker haben Computersimulationen verwendet,zu erklären, welche Merkmale die beiden Flüssigkeiten auf mikroskopischer Ebene unterscheiden. Sie fanden heraus, dass Wassermoleküle in einer Flüssigkeit mit hoher Dichte Strukturen bilden, die als "topologisch komplex" gelten, wie der Kleeblattknoten (ähnlich einer Brezel) oder das Hopf-Glied (ähnlich Kettengliedern). Im Gegensatz dazu bilden die Moleküle in einer Flüssigkeit niedriger Dichte meist einfache Ringe, und daher sind die Moleküle in einer Flüssigkeit niedriger Dichte nicht verwickelt.
Computermodell des Wasserzustands mit hoher Dichte. Bild: Andreas Neophytou et al., Naturphysik
Das nutzten die Forscher in ihren Simulationenkolloidale und molekulare Wassermodelle. Kolloide sind Teilchen, die tausendmal größer sein können als ein einzelnes Wassermolekül. Aufgrund ihrer relativ größeren Größe und damit langsameren Bewegung werden Kolloide verwendet, um physikalische Phänomene zu beobachten und zu erklären, die auch auf viel kleineren atomaren und molekularen Skalen auftreten.
In diesem Beitrag bieten wir erstmals einen Einblick inFlüssig-Flüssig-Phasenübergang basierend auf den Ideen der Netzwerkverschränkung. Ich bin sicher, dass diese Arbeit neue theoretische Modellierungen basierend auf topologischen Konzepten inspirieren wird.
Francesco Sciortino, Professor an der Universität Sapienza und Mitautor der Studie
Forscher glauben, dass sie sich entwickelt habenModell, wird helfen, die experimentellen Bedingungen zu entwerfen, um den Phasenübergang in der Flüssigkeit zu bestätigen. Außerdem glauben sie, dass ähnliche Zustände in anderen Stoffen wie Silizium beobachtet werden können.
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