Fizicienii au demonstrat că apa se transformă în două lichide la temperaturi scăzute

Un nou tip de „tranziție de fază” în apă a fost propus pentru prima dată în urmă cu 30 de ani într-un studiu realizat de oamenii de știință de la Universitatea din Boston.

universitate. Autorii studiului au sugerat apoi că, atunci când este răcită semnificativ, apa lichidă ar trebui să se separe în două forme cu densități diferite.

Cu toate acestea, confirmarea experimentală a acestei ipotezenu a reușit încă, deoarece tranziția trebuie să aibă loc la temperaturi la care, în condiții normale, apa se transformă în gheață. Într-o lucrare publicată în revista Nature Physics, cercetătorii de la Universitatea din Birmingham și de la Universitatea Sapienza din Roma oferă dovezi pentru existența „apei dense”.

Fizicienii au folosit simulări pe calculator,pentru a explica ce caracteristici disting cele două lichide la nivel microscopic. Ei au descoperit că moleculele de apă dintr-un lichid de înaltă densitate formează structuri care sunt considerate „complexe din punct de vedere topologic”, cum ar fi nodul trefoil (similar cu un covrig) sau legătura Hopf (asemănătoare cu verigile de lanț). În schimb, moleculele dintr-un lichid cu densitate scăzută formează în mare parte inele simple și, prin urmare, moleculele dintr-un lichid cu densitate scăzută nu sunt încurcate.

Model computerizat al stării apei cu densitate mare. Imagine: Andreas Neophytou et al., Nature Physics

Cercetătorii au folosit în simulările lormodele coloidale și moleculare ale apei. Coloizii sunt particule care pot fi de o mie de ori mai mari decât o singură moleculă de apă. Datorită dimensiunii lor relativ mai mari și, prin urmare, a mișcării mai lente, coloizii sunt utilizați pentru a observa și explica fenomene fizice care apar și la scari atomice și moleculare mult mai mici.

În această lucrare, pentru prima dată, oferim o privire asupratranziție de fază lichid-lichid bazată pe ideile de încurcare a rețelei. Sunt sigur că această lucrare va inspira noi modelări teoretice bazate pe concepte topologice.

Francesco Sciortino, profesor la Universitatea Sapienza și coautor al studiului

Cercetătorii cred că s-au dezvoltatmodelul va ajuta la proiectarea condițiilor experimentale pentru a confirma tranziția de fază în lichid. În plus, ei cred că stări similare pot fi observate și în alte substanțe, precum siliciul.

Citeste mai mult:

Ejecția record de masă coronală la Betelgeuse este de 400 de miliarde de ori mai mare decât soarele

Megalodon a mâncat un animal de mărimea unei balene ucigașe la un moment dat

Everest a găsit urme de ADN care nu ar trebui să fie acolo