Американські вчені вперше отримали переохолоджену воду. Про це повідомили автори експерименту, дослідники Міського університету Нью-Йорка (CUNY), опублікувавши статтю в журналі Science.
Отримана рідина не замерзає при температурі -68 ° С. Її вивчення дозволило довести, що вода насправді складається як мінімум з двох різних типів рідини, що володіють різними фізичними властивостями.
«Намагаючись пояснити деякі аномальні властивості води за допомогою розрахунків на суперкомп'ютерах, теоретики ще 30 років тому припустили, що рідка вода може існувати в двох різних станах. Ця суперечлива гіпотеза була одним з найважливіших питань в хімії та фізики води, який не вдавалося довго вирішити », – заявив професор CUNY Ніколас Джовамбаттіста, слова якого наводить прес-служба вишу.
Протягом довгий час вчені вважали, що вода може перебувати в рідкому вигляді лише в одному стані. На рубежі століть дослідники виявили, що просторова структура і деякі фізичні властивості молекул води залежать від напрямку спінів атомів водню. Тоді були розкриті відмінності в хімічних властивостях двох подібних просторових форм молекул води – їх назвали «паравода» і «ортовод».
Труднощі з відділенням цих форм один від одного породили масу суперечок в науковому середовищі. При проведенні експериментів з водою, охолодженою до наднизьких температур, виникло припущення, що вода може існувати в рідкому вигляді в двох різних формах (або фазових станах), які мають порівняно низькою і високою щільністю. Дослідники дискутували, чи існують ці стани в реальності або тільки в теорії.
В теорії вода може залишатися рідиною при температурах до -70 ° С, однак домогтися цього вкрай складно. Як правило, воду можна утримувати в рідкому стані при температурах, що не перевищують -48 ° С, але з неї потрібно видалити всі домішки, а охолоджувати її необхідно дуже швидко.
Зараз фізики вирішили цю проблему, не охолоджуючи воду, а особливим чином нагріваючи аморфний лід високої щільності за допомогою інфрачервоного лазера на дуже потужних і при цьому надкоротких імпульсів теплового випромінювання. Під цим впливом щільність зразка води не змінювалася при таненні, що вперше дозволило вченим побачити, як формується вода високої щільності, а також простежити за її перетворенням (переходом в інший агрегатний стан) в воду легкої щільності.
Спостереження підтвердили теорію, що обидва типи рідин мають різні властивості, а також встановили різницю в щільності двох форм – маса «важкої» води була приблизно на 20% більше, ніж її легкої різновиди. Як показали розрахунки професора Джовамбаттіста і його колег, обидві форми переохолодженої води не будуть змішуватися один з одним в спокої.