Οι φυσικοί έχουν δείξει ότι το νερό μετατρέπεται σε δύο υγρά σε χαμηλές θερμοκρασίες

Ένα νέο είδος «μετάβασης φάσης» στο νερό έχει προταθεί για πρώτη φορά εδώ και 30 χρόνιαπίσω σε μια μελέτη επιστημόνων από τη Βοστώνη

Οι συγγραφείς της μελέτης πρότειναν στη συνέχεια ότι με σημαντική ψύξη, το υγρό νερό θα πρέπει να διαχωριστεί σε δύο μορφές με διαφορετικές πυκνότητες.

Ωστόσο, πειραματική επιβεβαίωση αυτής της υπόθεσηςδεν έχει ακόμη πετύχει, γιατί η μετάβαση πρέπει να συμβεί σε θερμοκρασίες όπου, υπό κανονικές συνθήκες, το νερό μετατρέπεται σε πάγο. Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Physics, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ και το Πανεπιστήμιο Sapienza στη Ρώμη παρέχουν στοιχεία για την ύπαρξη «πυκνού νερού».

Οι φυσικοί έχουν χρησιμοποιήσει προσομοιώσεις υπολογιστή,να εξηγήσει ποια χαρακτηριστικά διακρίνουν τα δύο υγρά σε μικροσκοπικό επίπεδο. Βρήκαν ότι τα μόρια του νερού σε ένα υγρό υψηλής πυκνότητας σχηματίζουν δομές που θεωρούνται «τοπολογικά πολύπλοκες», όπως ο κόμπος τριφυλλιού (παρόμοιος με ένα κουλουράκι) ή ο σύνδεσμος Hopf (παρόμοιος με τους κρίκους της αλυσίδας). Αντίθετα, τα μόρια σε ένα υγρό χαμηλής πυκνότητας σχηματίζουν ως επί το πλείστον απλούς δακτυλίους και επομένως τα μόρια σε ένα υγρό χαμηλής πυκνότητας δεν μπλέκονται.

Υπολογιστικό μοντέλο της κατάστασης του νερού με υψηλή πυκνότητα. Εικόνα: Ανδρέας Νεοφύτου κ.ά., Nature Physics

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν στις προσομοιώσεις τουςκολλοειδή και μοριακά μοντέλα νερού. Τα κολλοειδή είναι σωματίδια που μπορεί να είναι χίλιες φορές μεγαλύτερα από ένα μόνο μόριο νερού. Λόγω του σχετικά μεγαλύτερου μεγέθους τους και επομένως της πιο αργής κίνησής τους, τα κολλοειδή χρησιμοποιούνται για την παρατήρηση και την εξήγηση φυσικών φαινομένων που συμβαίνουν επίσης σε πολύ μικρότερες ατομικές και μοριακές κλίμακες.

Σε αυτή την εργασία, για πρώτη φορά, προσφέρουμε μια ματιά στομετάβαση φάσης υγρού-υγρού με βάση τις ιδέες της εμπλοκής του δικτύου. Είμαι βέβαιος ότι αυτή η εργασία θα εμπνεύσει νέα θεωρητική μοντελοποίηση βασισμένη σε τοπολογικές έννοιες.

Francesco Sciortino, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Sapienza και συν-συγγραφέας της μελέτης

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι έχουν αναπτυχθείμοντέλο θα βοηθήσει στο σχεδιασμό των πειραματικών συνθηκών για την επιβεβαίωση της μετάβασης φάσης στο υγρό. Επιπλέον, πιστεύουν ότι παρόμοιες καταστάσεις μπορούν να παρατηρηθούν και σε άλλες ουσίες, όπως το πυρίτιο.

Διαβάστε περισσότερα:

Η ρεκόρ στεφανιαίας εκτόξευσης μάζας στο Betelgeuse είναι 400 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον ήλιο

Ο Megalodon έτρωγε ένα ζώο στο μέγεθος μιας φάλαινας δολοφόνου κάθε φορά

Το Έβερεστ βρήκε ίχνη DNA που δεν έπρεπε να υπάρχουν