Vanduo labai neįprastai reaguoja į labai žemą temperatūrą. Pradėkime nuo to, kad aušinimo metu, priešingai nei logika, vanduo nesitraukia, o plečiasi (štai kodėl ledas turi plūdrumo savybę). Šaltas vanduo yra mažiau suspaudžiamas nei karštas. Be to, užšaldytos vandens molekulės visais įmanomais būdais gali pakeisti savo padėtį.
Visa tai sunku rasti paaiškinimą, o egzistuojančios teorijos sukelia aršius ginčus mokslo sluoksniuose. Vienas iš jų buvo suformuluotas beveik prieš tris dešimtmečius ir buvo toks, kad ledinis vanduo gali egzistuoti dviem skirtingais skystais pavidalais, iš kurių vienas turi mažiau tankią struktūrą. Kitaip tariant, yra dviejų rūšių vanduo, kiekvienas iš jų yra atskiras skystis. Šią teoriją sunku įrodyti laboratorijoje, tačiau italų mokslininkams pavyko rasti įrodymų, kaip ją apginti. Tyrimas neseniai buvo paskelbtas žurnale „Science“.
- „Salik.biz“
Savo tyrime mokslininkai Pablo Debenedetti ir Gul H. Zerze iš Prinstono universiteto ir Francesco Shortico iš La Sapienza Romoje teigia, kad „antrasis kritinis vandens taškas“atsiranda nuo -83 iki -100 laipsnių temperatūroje ir beveik 2000 kartų aukštesniame atmosferos slėgyje. nei slėgis virš jūros lygio. Kritinis taškas yra vienintelė temperatūros ir slėgio vertė, kai dvi medžiagos fazės tampa neatskiriamos, ir tai atsitinka prieš pat medžiagai pereinant iš vienos fazės į kitą. Pavyzdžiui, vanduo turi gerai žinomą kritinį tašką, kai pereina iš skysčio į garus.
„Įsivaizduokime savo džiaugsmą, kai pamatėme, kad kritiniai svyravimai vyksta tiksliai taip, kaip tikėjomės, - aiškina Sortino, - dabar aš galiu ramiai miegoti, nes po 25 metų mano idėja pagaliau rado patvirtinimą“.
Iki šiol eksperimentai, naudojant tikras vandens molekules, kad būtų patikrintas antrasis kritinis „super aušinančio“vandens taškas, negalėjo pateikti vienareikšmių jo egzistavimo įrodymų. Tai daugiausia lemia tai, kad ledinis vanduo paprastai virsta ledu, sakė Debenedetti.
Dėl šios priežasties tyrėjai nusprendė griebtis kompiuterinių modelių. Procesas yra tikrai daug darbo reikalaujantis: nepaisant didelės šiuolaikinių superkompiuterių galios, mokslininkai 18 mėnesių praleido atlikdami reikiamus skaičiavimus, kad sukurtų modelius.
Imitacijose, kai temperatūra dar buvo toli nuo užšalimo taško, vandens tankis pradėjo smarkiai svyruoti. Dėl to mokslininkams pavyko rasti kritinį tašką, kurio jie ieškojo dviejuose skirtinguose vandens kompiuterių modeliuose. Tuo pačiu metu norint rasti kritinį vandens tašką abiejuose modeliuose, buvo taikomi skirtingi skaičiavimo metodai.
Kaip ir pereinant iš skystosios fazės į dujų fazę, ledo vanduo gali pasikeisti į dvi skirtingas fazes, priklausomai nuo to, kaip jo molekulės yra perskirstomos. Taigi mažo tankio skystyje keturios molekulės yra sugrupuotos aplink centrinę molekulę ir sudaro tetraedrą. Tačiau didesnio tankio skystyje pradeda žaisti šeštoji molekulė, dėl kurios padidėja jos tankis.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Savo straipsnyje mokslininkai rašo, kad „atsižvelgiant į mūsų skaičiavimo galimybes, buvo įrodytas metastabilus kritinis taškas vandens molekulių gilaus aušinimo stadijoje“.
Natūralu, kad dabar šią išvadą turi patvirtinti kiti eksperimentai, „naudojant tikslesnes ir brangesnes skaičiavimo priemones“.