У воды нашли две жидкие фазы
Казалось бы, обычная вода не может нас ничем удивить. Но теперь в ней нашли две различные жидкие фазы, которые сосуществуют при -62°C
Вода — самое распространенное вещество на поверхности Земли. Свойства, которыми обладает это соединение, поистине уникальны — ни одна из известных жидкостей не ведет себя подобным образом. Ученые уже довольно давно исследуют воду и открывают у нее все больше интересных особенностей.
Новая работа, опубликованная в журнале Science, рассказывает об открытии, которое может объяснить некоторые уникальные свойства воды. Исследование показывает, что эта жидкость может существовать в двух различных фазах, когда находится в жидком агрегатном состоянии. Об этом исследователи догадывались еще 30 лет назад — тогда такая возможность была предсказана с помощью компьютерного моделирования. Однако показать это экспериментально было сложно, так как состояние, при котором в жидкой воде могут существовать две фазы, неизбежно сопровождалось образованием льда.
Ранее исследователи показали, что две фазы будут существовать в жидкости при температуре в -63°C. В таких условиях две жидкие фазы будут иметь заметно различные свойства, включая плотность, разница в которой будет равна 20%. Это значит, что при соответствующих условиях вода должна существовать как две несмешивающиеся жидкости, разделенные тонкой границей раздела, аналогичной смеси масла и воды.
Авторы новой работы провели сложное компьютерное моделирование образования двух жидких фаз воды, после чего смогли сделать соответствующие эксперименты. Для этого исследователи использовали специальный ускоритель, который посылал пучок излучения в толщу водяного льда, охлажденного примерно до -73°C. Пучок нагревал лед в определенном месте и плавил его, одновременно позволяя проникнуть в его структуру.
В результате ученые смогли заснять образование двух несмешивающихся фаз воды в толще переохлажденного льда на временном масштабе от 20 наносекунд до 3 миллисекунд — меньше времени кристаллизации.