Fysiker har visat att vatten förvandlas till två vätskor vid låga temperaturer

En ny typ av "fasövergång" i vatten föreslogs först för 30 år sedan i en studie av forskare från Boston University.

universitet. Författarna till studien föreslog sedan att när det kyldes avsevärt skulle flytande vatten separeras i två former med olika densitet.

Men experimentell bekräftelse av denna hypoteshar ännu inte lyckats, eftersom övergången måste ske vid temperaturer där vatten under normala förhållanden förvandlas till is. I en artikel publicerad i tidskriften Nature Physics ger forskare från University of Birmingham och Sapienza University i Rom bevis för att det finns "tätt vatten".

Fysiker har använt datorsimuleringar,att förklara vilka egenskaper som skiljer de två vätskorna åt på mikroskopisk nivå. De fann att vattenmolekyler i en vätska med hög densitet bildar strukturer som anses vara "topologiskt komplexa", såsom trefoil-knuten (liknar en kringla) eller Hopf-länken (liknar kedjelänkar). Däremot bildar molekylerna i en lågdensitetsvätska mestadels enkla ringar, och därför är molekylerna i en lågdensitetsvätska inte intrasslade.

Datormodell av vattnets tillstånd med hög densitet. Bild: Andreas Neophytou et al., Nature Physics

Forskarna använde i sina simuleringarkolloidala och molekylära modeller av vatten. Kolloider är partiklar som kan vara tusen gånger större än en enda vattenmolekyl. På grund av deras relativt större storlek och därför långsammare rörelse, används kolloider för att observera och förklara fysikaliska fenomen som också förekommer på mycket mindre atomära och molekylära skalor.

I denna uppsats erbjuder vi för första gången en titt påvätske-vätskefasövergång baserad på idéerna om nätverksintrassling. Jag är säker på att detta arbete kommer att inspirera till ny teoretisk modellering baserad på topologiska koncept.

Francesco Sciortino, professor vid Sapienza University och medförfattare till studien

Forskare tror att de har utvecklatsmodell kommer att hjälpa till att utforma de experimentella förhållandena för att bekräfta fasövergången i vätskan. Dessutom tror de att liknande tillstånd kan observeras i andra ämnen, som kisel.

Läs mer:

Rekordkoronal massutkastning vid Betelgeuse är 400 miljarder gånger större än solen

Megalodon åt ett djur som var lika stort som en späckhuggare åt gången

Everest hittade spår av DNA som inte borde finnas där