Открыто экзотическое состояние воды: ни лёд, ни газ, ни жидкость
Лоренс Фрид (Laurence Fried) и его коллеги из американской национальной лаборатории Лоуренса Ливермора (Lawrence Livermore National Laboratory) расчитали на компьютере новое, очень странное состояние воды и воспроизвели его в лабораторных условиях.
В так называемом суперионном фазовом состоянии атомы кислорода в воде оказываются прочно замороженными в кристаллической решётке, но атомы водорода при этом остаются подвижными, как в газе, путешествуя свободно по всему кристаллу с очень высокой скоростью.
Сурперионное состояние было предсказано ранее. Физики размышляли, что в таком виде вода существует в глубинах планет-гигантов: при температуре в тысячу градусов Цельсия и давлении в сто тысяч атмосфер.
Фрид попробовал воспроизвести суперионную воду в лаборатории, сжимая воду обычную между алмазными наковальнями и одновременно нагревая её инфракрасным лазером.
Снимая данные о вибрации молекул воды, исследователи могли видеть, что их фазовое состояние изменилось на какое-то необычное. Но, уловив эту границу, экспериментаторы не могли точно сказать — что именно происходит по другую её сторону.
Для этого им понадобился суперкомпьютер и неделя машинного времени. Фрид и его команда рассчитали поведение 60 молекул воды в таких условиях и выяснили, что они разрушаются, а атомы, которые образовывали эти молекулы, действительно формируют суперионную фазу — более плотную, чем лёд, твёрдую, как железо, но не являющуюся ни льдом, ни жидкостью, ни газом в обычном понимании.
Высокая электропроводность суперионной воды может быть ответственна за мощные магнитные поля Урана и Нептуна, добавили исследователи.
