Фізики показали, що вода перетворюється на дві рідини при низьких температурах

Новий вид «фазового переходу» у воді було вперше запропоновано 30 років тому у дослідженні вчених із Бостонського

університету. Автори дослідження тоді припустили, що при значному охолодженні рідка вода повинна поділятися на дві форми з різною густиною.

Проте експериментально підтвердити цю гіпотезупоки що не вдавалося, тому що перехід повинен відбуватися за температур, коли в нормальних умовах вода перетворюється на лід. У статті, опублікованій у журналі Nature Physics, дослідники з Бірмінгемського університету та університету Сапієнца в Римі наводять докази існування «щільної води».

Фізики використовували комп'ютерне моделювання,щоб пояснити, які особливості відрізняють дві рідини мікроскопічному рівні. Вони виявили, що молекули води в рідині з високою щільністю утворюють структури, які вважаються «топологічно складними», такі як вузол-трилисник (схоже на крендель) або зв'язок Хопфа (нагадує ланки ланцюга). Навпаки, молекули в рідині з низькою щільністю в основному утворюють прості кільця, і, отже, молекули рідини з низькою щільністю не заплутані.

Комп'ютерна модель стану води із високою щільністю. Зображення: Andreas Neophytou et al., Nature Physics

Дослідники використовували у своєму моделюванніколоїдну та молекулярні моделі води. Колоїди - це частинки, які можуть бути в тисячу разів більше ніж одна молекула води. Завдяки своєму відносно більшому розміру і, отже, повільнішому руху, колоїди використовуються для спостереження та пояснення фізичних явищ, які також відбуваються в набагато менших атомних та молекулярних масштабах.

У цій роботі ми вперше пропонуємо погляд нафазовий перехід рідина-рідина, заснований на ідеях мережевої заплутаності. Я впевнений, що ця робота надихне нове теоретичне моделювання, засноване на топологічних концепціях.

Франческо Шортіно, професор університету Сапієнца та співавтор дослідження

Дослідники вважають, що розроблена нимимодель допоможе спроектувати експериментальні умови для підтвердження фазового переходу в рідини. Крім того, вони вважають, що аналогічні стани можуть спостерігатися і в інших речовин, наприклад, кремнію.

Читати далі:

Рекордний корональний викид маси на Бетельгейзі в 400 млрд разів більший за сонячний

Мегалодон з'їдав тварину розміром із косатку за раз

На Евересті знайшли сліди ДНК, якої там не повинно бути