Вода не така, як ми думаємо: фізики виявили прихований стан рідкої води

Вода не схожа на жодну іншу речовину, з якою ми стикаємося щодня. Це одна з небагатьох речовин, які можуть природним чином існувати в твердому, рідкому та газоподібному стані одночасно за нормальних умов. Вода також незвичайна тим, що у твердому стані, тобто у вигляді льоду, вона має нижчу густину, ніж у рідкому стані. Тепер фізики виявили ще одну приховану властивість води: в екстремальних умовах вода може розділитися на два окремі рідкі стани. Дослідження опубліковано в журналі Nature Physics, пише Earth.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Вода є однією з найважливіших хімічних сполук у Всесвіті, зокрема вона має ключове значення для життя в тому вигляді, в якому ми його знаємо. Як уже писав Фокус, нещодавно вчені з'ясували, що вода з'явилася у Всесвіті набагато раніше, ніж вважалося.

Тепер же фізики з'ясували, що за високого тиску і низької температури вода розділяється на два рідкі стани: з високою густиною і з низькою густиною. Після підтвердження це відкриття може мати значний вплив на світ фізики.

Зазвичай рідини є однорідними, усі молекули течуть разом і неможливо відрізнити одну молекули від іншої. Це правило стосується і води. Але понад 30 років тому фізики припустили, що за певної температури та певного тиску вода перестає бути однорідною рідиною. Кілька десятиліть ця теорія залишалася недоведеною, але нове моделювання вчених підтвердило це припущення.

За допомогою суперкомп'ютерів учені створювали моделювання поведінки води впродовж двох років, адже це вимагало величезної кількості даних і розрахунків. У результаті моделювання допомогло фізику визначити критичну точку, коли вода спонтанно розділяється на стан рідини з високою та низькою густиною. Цією критичною точкою є умови, коли вода має температуру мінус 75 градусів Цельсія і до неї застосовано тиск 1250 атмосфер. У цій критичній точці вода демонструє різкі коливання між станом рідини з високою та низькою щільністю. Це несподіване явище розвивається на молекулярному рівні.

Відтворити незвичайну поведінку води в контрольованих лабораторних умовах учені намагаються вже давно, але поки що це не вдалося. Автори дослідження вважають, що на основі нового моделювання тепер вдасться відтворити дивну двоїсту природу води під час експериментів.

Фізики вважають, що це відкриття може потенційно призвести до створення синтетичних рідин, які демонструють подібні зміни станів, але у звичайних умовах. Це можуть бути пористі рідини, які поводяться подібно до губок і здатні вловлювати забруднювальні речовини або сприяти опрісненню води.

На сьогодні відкриття фізиків пропонує найточніше передбачення явища, яке ще ніколи не спостерігали безпосередньо. Але коли буде експериментальне підтвердження, то воно може змінити уявлення не тільки про воду, а й про фізику рідин.

Також Фокус писав про те, що фізики змогли підтвердити давню теорію Стівена Гокінга про те, що чорні діри з часом зникають. Доказ було виявлено за допомогою невловимої частинки, яка прибула з космосу на Землю.

Ще Фокус писав про те, що нова гіпотеза фізиків допоможе об'єднати несумісні теорію гравітації Ейнштейна і теорію квантового світу.