A víz számos olyan tulajdonsággal rendelkezik, amely szinte minden más folyadéktól megkülönbözteti. Az egyik legismertebb a sűrűséganomália: a víz ugyanis normál nyomás mellett 4 Celsius-fokon a legsűrűbb. Ezért fagynak be a tavak felülről, és ezért úszik a könnyebb jég a vízfelszínen.
1984 óta ismert, hogy a víz nagyon alacsony hőmérsékleten kétféle amorf jégformát tud ölteni. Ezek az úgynevezett kis és nagy sűrűségű fázisok, amelyek szabálytalanul rendeződött atomokkal rendelkező szilárd testek. Thomas Lörting kutatócsoportja 2013-ban kísérletekkel igazolta az 1992-ben megjósolt jelenséget, miszerint
mindkét amorf test esetében alacsony hőmérsékleten végbemegy egy átmenet, amelynek során az amorf, üvegszerű anyag a méznél is sűrűbb folyású folyadékká válik.
Kimutatták, hogy mínusz 150 Celsius-fokos hőmérséklet körül a vízmolekulák viszonylag gyorsan kezdenek mozogni – ehhez hasonló jelenség nem ismert ilyen alacsony hőmérsékleten. A hagyományos módszerekkel nem találták a választ arra a kérdésre, hogy a molekulák egyszerűen meghatározott helyen forognak, vagy valóban elmozdulnak, ahogyan az egy átlagos folyadékban történne. Egy osztrák, svéd és német kutatókból álló nemzetközi kutatócsoport azonban új módszerrel közelített a kérdéshez. A hamburgi DESY kutatóközpontban kisszögű röntgensugárzás segítségével rögzítették az erősen lehűtött vízmolekuláinak mozgását.
Minél melegebb a víz, annál gyorsabbá válik a mozgás, és pontosan mínusz 140 Celsius-fokon hirtelen teljesen megváltozik a minta – az atomok átrendeződnek, a minta térfogata 25 százalékkal megnő, illetve sűrűsége 25 százalékkal csökken. Ekkor következik be az átmenet a nagy sűrűségűből az alacsony sűrűségű állapotba. A tudósok emellett a kis sűrűségű állapotban felismerték azt is, hogy a molekulák vándorolnak, nem forognak.
Lörting szerint ez az első, szinte cáfolhatatlan bizonyítéka annak, hogy valóban létezik egy átmenet két különböző vízfolyadék között, amelyek sűrűségükben különböznek egymástól:
„Ez már ismert két eltérő folyadék estében, mint például a víz és olaj kombinációjánál. De teljesen új, hogy ez pusztán a víz esetében is lehetséges. És mivel ez olyan hihetetlenül hangzik, természetesen sokan kételkednek benne.”
Ezt olvastad már?
(forrás: Science Alert, Phys.org, MTI)