Наука

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

Дослідники підтвердили, що при низьких температурах вода може перетворюватися в іншу, більш щільну рідину.

Новий вид “фазового переходу” у воді був вперше запропонований 30 років тому в дослідженні вчених з Бостонського університету. Автори дослідження тоді припустили, що при значному охолодженні рідка вода повинна розділятися на дві форми з різною щільністю.

Однак експериментально підтвердити цю гіпотезу поки не вдавалося, тому що перехід повинен відбуватися при температурах, коли в нормальних умовах вода перетворюється на лід. У статті, опублікованій в 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 на 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 в рідині з низькою щільністю не заплутані.

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

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

У цій роботі ми вперше пропонуємо погляд на фазовий перехід рідина-рідина, заснований на ідеях мережевої заплутаності. Я впевнений, що ця робота надихне на нове теоретичне моделювання, засноване на топологічних концепціях. Франческо Шортіно, професор Університету Сапієнца та співавтор дослідження

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


Підписуйтеся на нас в Гугл Новини, а також читайте в Телеграм і Фейсбук


comments powered by HyperComments
Back to top button
comments powered by HyperComments