Uudenlainen "faasisiirtymä" vedessä ehdotettiin ensimmäisen kerran 30 vuotta sitten Bostonin yliopiston tutkijoiden tutkimuksessa.
Kuitenkin kokeellinen vahvistus tälle hypoteesilleei ole vielä onnistunut, koska muutoksen on tapahduttava lämpötiloissa, joissa vesi muuttuu normaaliolosuhteissa jääksi. Nature Physics -lehdessä julkaistussa artikkelissa Birminghamin yliopiston ja Rooman Sapienzan yliopiston tutkijat tarjoavat todisteita "tiheän veden" olemassaolosta.
Fyysikot ovat käyttäneet tietokonesimulaatioita,selittää, mitkä ominaisuudet erottavat nämä kaksi nestettä mikroskooppisella tasolla. He havaitsivat, että korkeatiheyksisessä nesteessä olevat vesimolekyylit muodostavat rakenteita, joita pidetään "topologisesti monimutkaisina", kuten apilvensolmu (samanlainen kuin pretzel) tai Hopf-linkki (samanlainen kuin ketjun lenkkejä). Sitä vastoin pienitiheyksisen nesteen molekyylit muodostavat enimmäkseen yksinkertaisia renkaita, ja siksi matalatiheyksisen nesteen molekyylit eivät ole sotkeutuneet toisiinsa.
Tietokonemalli suuren tiheyden veden tilasta. Kuva: Andreas Neophytou et al., Nature Physics
Tutkijat käyttivät simulaatioissaanveden kolloidiset ja molekyylimallit. Kolloidit ovat hiukkasia, jotka voivat olla tuhat kertaa suurempia kuin yksi vesimolekyyli. Suhteellisen suuremman kokonsa ja siten hitaamman liikkeensä vuoksi kolloideja käytetään havainnoimaan ja selittämään fysikaalisia ilmiöitä, joita esiintyy myös paljon pienemmässä atomi- ja molekyylimittakaavassa.
Tässä artikkelissa tarjoamme ensimmäistä kertaa katsauksenneste-neste-faasisiirtymä, joka perustuu verkoston kietoutumisen ideoihin. Olen varma, että tämä työ inspiroi uutta teoreettista mallintamista, joka perustuu topologisiin käsitteisiin.
Francesco Sciortino, Sapienzan yliopiston professori ja tutkimuksen toinen kirjoittaja
Tutkijat uskovat, että he ovat kehittyneetmalli auttaa suunnittelemaan koeolosuhteet nesteen faasimuutoksen vahvistamiseksi. Lisäksi he uskovat, että samanlaisia tiloja voidaan havaita muissakin aineissa, kuten piissä.
Lue lisää:
Ennätyskoronaalimassan ejektio Betelgeusessa on 400 miljardia kertaa suurempi kuin aurinko
Megalodon söi miekkavalan kokoisen eläimen kerrallaan
Everest löysi DNA-jälkiä, joita ei pitäisi olla siellä