Vatten är grunden för livet på jorden …
En sensationell upptäckt gjordes av amerikanska fysiker: med hjälp av datormodellering och neutronspridning upptäckte de ett helt nytt tillstånd av vattenmolekyler - atypiskt för någon av de tre kända aggregattillstånden.
Som ni vet har vatten tre grundläggande aggregationstillstånd - flytande, fast och gasformigt. Men under högt tryck och i ett trångt utrymme visar vattenmolekyler ett annat tillstånd och lever samtidigt inte enligt klassiken utan enligt fysikens kvantlagar.
Forskare från Oak Ridge National Laboratory, i samarbete med Rutherford-Appleton-laboratoriet, genomförde ett experiment för att ta reda på vilket tillstånd vätskan tar i mikrosprickor i stenar, jord och även under dess passage genom cellmembran. Upptäckten visade sig dock vara ännu mer ambitiös och oväntad.
Under experimentet placerades vatten i sexkantiga ultralätta kanaler i berylmineralet (kemisk formel Be3Al2Si6O18). Detta mineral är basen av smaragder. De studerade kanalerna har en diameter på endast 0,5 nanometer.
Som det visade sig uppvisar vattenmolekyler en kvanttunneleffekt och övervinner den potentiella barriären. Detta tillstånd av vatten har aldrig observerats av forskare tidigare och motsvarade inte några typiska tillstånd för detta ämne.
I sig själv har detta fenomen (kvanttunnel) länge varit känt, men tidigare trodde man alltid att det bara existerar i kvantmekanik. Vid låga temperaturer (5-50 K) visar detta "tunnel" vatten kvanteegenskaper, vilket är omöjligt i den klassiska världen.
Studien av dessa prover med neutronspridning, liksom den efterföljande datorsimuleringen visade att atomerna för en given vattenmolekyl ligger samtidigt i alla sex möjliga positioner.
Kampanjvideo:
Som visas av datorberäkningar är "katalysatorn" för övergången av vattenmolekyler till tunneltillståndet vibrationer av berylkristallens struktur.
Forskare tvivlar inte på att deras upptäckt kommer att innebära många diskussioner i biologiska, geologiska och fysiska och matematiska kretsar: nu kommer det att vara viktigt att förklara mekanismen för det nya fenomenet och förstå hur det kommer att påverka moderna vetenskapliga begrepp.
Du kan också titta på en video om denna sensationella upptäckt:
