Вода не такая, как мы думаем: физики обнаружили скрытое состояние жидкой воды

Ученые обнаружили, что вода при определенных условиях имеет два разных жидких состояния.

Вода не похожа ни на одно другое вещество, с которым мы сталкиваемся каждый день. Это одно из немногих веществ, которые могут естественным образом существовать в твердом, жидком и газообразном состоянии одновременно при нормальных условиях. Вода также необычна тем, что в твердом состоянии, то есть в виде льда, она имеет более низкую плотность, чем в жидком состоянии. Теперь физики обнаружили еще одно скрытое свойство воды: в экстремальных условиях вода может разделиться на два отдельных жидких состояния. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics, пишет Earth.

Теперь же физики выяснили, что при высоком давлении и низкой температуре вода разделяется на два жидких состояния: с высокой плотностью и с низкой плотностью. После подтверждения это открытие может оказать значительное влияние на мир физики.

Обычно жидкости являются однородными, все молекулы текут вместе и невозможно отличить одну молекулу от другой. Это правило касается и воды. Но более 30 лет назад физики предположили, что при определенной температуре и определенном давлении вода перестает быть однородной жидкостью. Несколько десятилетий эта теория оставалась недоказанной, но новое моделирование ученых подтвердило это предположение.

С помощью суперкомпьютеров ученые создавали моделирование поведения воды в течение двух лет, ведь это потребовало огромного количества данных и расчетов. В результате моделирование помогло физикам определить критическую точку, когда вода спонтанно разделяется на состояние жидкости с высокой и низкой плотностью. Этой критической точкой являются условия, когда вода имеет температуру минус 75 градусов Цельсия и к ней применено давление 1250 атмосфер. В этой критической точке вода демонстрирует резкие колебания между состоянием жидкости с высокой и низкой плотностью. Это неожиданное явление развивается на молекулярном уровне.

Воссоздать необычное поведение воды в контролируемых лабораторных условиях ученые пытаются уже давно, но пока что это не удалось. Авторы исследования считают, что на основе нового моделирования теперь получится воссоздать странную двойственную природу воды во время экспериментов.

Физики считают, что это открытие может потенциально привести к созданию синтетических жидкостей, которые демонстрируют подобные изменения состояний, но в обычных условиях. Это могут быть пористые жидкости, которые ведут себя подобно губкам и способны улавливать загрязняющие вещества или способствовать опреснению воды.

На сегодняшний день открытие физиков предлагает наиболее точное предсказание явления, которое еще никогда не наблюдали напрямую. Но когда будет экспериментальное подтверждение, то оно может изменить представление не только о воде, но и о физике жидкостей.

Источник: Earth