Міжнародна група вчених виявила прихований критичний пункт у воді, який з’являється перед її замерзанням. Це відкриття підтвердило теорії про існування двох фаз рідини — низької та високої щільності, та пояснює її дивну поведінку при сильному охолодженні.
Двохфазна вода і критичний стан
Вода при охолодженні поводиться незвично: вона може залишатися рідиною навіть нижче стандартної точки замерзання. Вчені раніше припускали, що в цей момент рідина розділяється на дві фази: low-density liquid (LDL) та high-density liquid (HDL).
Нове дослідження надало перші прямі докази цього стану та виявило критичну точку, після якої рідина переходить у нестабільну фазу.
Технологія спостережень
Складність полягала в тому, що ці стани води існують на межі замерзання. Дослідники застосували лазери для швидкого нагрівання та X-ray-знімки на надшвидких часових масштабах, щоб відстежити перехід води між фазами.
“Ми змогли зафіксувати, як рідка двофазна структура зникає і з’являється новий критичний стан,” — пояснює Андерс Нільссон, хімічний фізик зі Стокгольмського університету.
Локація критичної точки
Дослідники оцінюють критичну точку води приблизно -63 °C і 1000 атмосфер. Підходячи до неї, динаміка рідини сповільнюється, а структурні зміни займають більше часу — подібно до ефекту чорної діри.
Значення відкриття
Хоч це може здаватися абстрактним для пересічних людей, розуміння критичних станів води важливе для фізики, хімії, біології, геології та кліматичних процесів. Вода залишається єдиною рідиною, що підтримує життя у суперкритичному стані за звичайних умов, що додає нового виміру у вивчення її ролі на планеті.
Цікавий факт
Вода — єдина речовина на Землі, яка розширюється при замерзанні, а не стискається. Саме тому льодяні кубики плавають на поверхні води, а не тонуть — і це ключ до виживання життя у водоймах під час зимових морозів.
