Вчені зробили фундаментальне відкриття, виявивши, що вода має два рідких стану

Вчені зробили фундаментальне відкриття, виявивши, що вода має два рідких стану
Владимир Медяник

Владимир Медяник

листопад 21, 2020

Міжнародна команда дослідників зробила фундаментальне відкриття, виявивши, що вода може перебувати в двох різних рідких станах. Дослідження опубліковане в журналі Science, передає Naked Sciece.

Вода, як відомо, є однією з ключових засад життя, тому її фазова поведінка має фундаментальне значення для самих різних областей науки і техніки — від біохімії до матеріалознавства і промислових процесів. Знання про її станах може мати велике значення для наукових і інженерних досягнень.

Звичний нам рідкий стан води відповідає температурі близько 25 градусів Цельсія. Ідею про те, що рідка вода може знаходитися в двох різних станах, висловили близько 30 років тому на підставі теоретичних викладок і комп’ютерного моделювання, яке показало: при сильному охолодженні вона повинна переходити в інший стан рідини.

Однак показати це експериментальним шляхом поки не вдавалося, оскільки при такому охолодженні кристалізація льоду відбувається надзвичайно швидко і «побачити», що відбувається з «рідкої» водою, вкрай складно. До цього моменту воду в рідкому стані могли «утримати» лише при температурах, не нижче мінус 48 градусів Цельсія. Міжнародна група дослідників змогла домогтися рідкого стану води при більш низьких температурах.

Для цього вчені провели експеримент з використанням інфрачервоного фемтосекундного лазера і рентгена. Тобто воду не охолоджували, а нагрівали аморфний лід високої щільності особливим способом за допомогою інфрачервоного лазера, який виробляв надкороткі, але потужні імпульси тепла.

В результаті воду вдалося «догріти» до температури в мінус 63 градуса Цельсія, а потім підсвітити рентгеном, спостерігаючи за її станом. З’ясувалося, що вода при цьому може існувати у вигляді рідини з низькою щільністю при низькому тиску і у вигляді рідини з високою щільністю при високому тиску.

У цих двох зразків води виявилися різні властивості, а щільність розрізнялася на 20 відсотків. Таким чином, вчені припускають, що в таких станах дві рідини не будуть змішуватися один з одним, співіснуючи приблизно так само, як нафта і вода.