Egy újfajta „fázisátmenetet” a vízben először 30 évvel ezelőtt javasoltak a Bostoni Egyetem tudósai.
Ennek a hipotézisnek azonban kísérleti megerősítésemég nem sikerült, mert az átmenetnek olyan hőmérsékleten kell megtörténnie, ahol normál körülmények között a víz jéggé alakul. A Nature Physics folyóiratban megjelent cikkben a Birminghami Egyetem és a római Sapienza Egyetem kutatói bizonyítékot szolgáltatnak a "sűrű víz" létezésére.
A fizikusok számítógépes szimulációkat alkalmaztak,elmagyarázni, milyen jellemzők különböztetik meg a két folyadékot mikroszkopikus szinten. Azt találták, hogy a nagy sűrűségű folyadékban lévő vízmolekulák "topológiailag összetettnek" tekintett struktúrákat alkotnak, mint például a trefoil csomó (hasonló a perechez) vagy a Hopf láncszem (hasonló a láncszemekhez). Ezzel szemben a kis sűrűségű folyadékban lévő molekulák többnyire egyszerű gyűrűket alkotnak, és ezért a kis sűrűségű folyadékban lévő molekulák nem gabalyodnak össze.
A nagy sűrűségű víz állapotának számítógépes modellje. Kép: Andreas Neophytou et al., Nature Physics
A kutatók a szimulációik során alkalmaztáka víz kolloid és molekuláris modelljei. A kolloidok olyan részecskék, amelyek ezerszer nagyobbak lehetnek, mint egyetlen vízmolekula. Viszonylag nagyobb méretük és ezért lassabb mozgásuk miatt a kolloidokat olyan fizikai jelenségek megfigyelésére és magyarázatára használják, amelyek sokkal kisebb atomi és molekula léptékben is előfordulnak.
Ebben a cikkben először kínálunk egy pillantástfolyadék-folyadék fázisátmenet a hálózati összefonódás elképzelései alapján. Biztos vagyok benne, hogy ez a munka új, topológiai koncepciókon alapuló elméleti modellezést inspirál majd.
Francesco Sciortino, a Sapienza Egyetem professzora és a tanulmány társszerzője
A kutatók úgy vélik, hogy fejlődtekmodell segít megtervezni a kísérleti körülményeket a folyadék fázisátalakulásának megerősítésére. Emellett úgy vélik, hogy hasonló állapotok más anyagokban is megfigyelhetők, például a szilíciumban.
Olvass tovább:
A Betelgeuse-nél elért rekord koronális tömeg 400 milliárdszor nagyobb, mint a Napé
Megalodon egy kardszárnyú bálna méretű állatot evett egyszerre
Az Everest DNS-nyomokat talált, amelyeknek nem kellene ott lenniük