นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่าน้ำที่อุณหภูมิต่ำกว่าบาคาร่าออนไลน์จุดเยือกแข็งนั้นมีอยู่สองแบบที่แตกต่างกัน: ของเหลวที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งปรากฏที่ความดันสูงมาก และของเหลวที่มีความหนาแน่นต่ำที่ความดันต่ำ ตอนนี้ การวัดที่เร็วมากทำให้น้ำเปลี่ยนจากของเหลวประเภทหนึ่งไปเป็นของเหลวอีกชนิดหนึ่งซึ่งเป็นการยืนยันลางสังหรณ์นั้น การค้นพบนี้ซึ่งรายงานใน วารสาร Scienceวันที่ 20 พ.ย. สามารถช่วยอธิบายลักษณะนิสัยบางอย่างของน้ำได้
Greg Kimmel นักฟิสิกส์จาก Pacific Northwest National Laboratory
ใน Richland, Wash กล่าว การทดลอง “ได้เพิ่มหลักฐานมากขึ้นเรื่อยๆ ให้กับแนวคิดที่ว่าน้ำเป็นองค์ประกอบสองส่วนจริงๆ … และนั่นคือเหตุผลที่ว่าทำไมน้ำถึงแปลกมาก” Greg Kimmel จาก Pacific Northwest National Laboratory ในริชแลนด์ รัฐวอชิงตัน กล่าว ไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษา
เมื่อปราศจากสิ่งเจือปน น้ำจะยังคงเป็นของเหลวต่ำกว่าจุดเยือกแข็งทั่วไปที่มีอุณหภูมิเป็นศูนย์องศาเซลเซียส ก่อตัวเป็นของเหลวที่เรียกว่า supercooled แต่คาดว่าธรรมชาติสองประการของน้ำ supercooled จะปรากฏในขอบเขตอุณหภูมิที่ยากต่อการศึกษาจนได้รับการขนานนามว่า “ดินแดนที่ไม่มีมนุษย์” ที่อุณหภูมิต่ำกว่า –40° C น้ำยังคงเป็นของเหลวเพียงชั่วครู่ก่อนจะตกผลึกเป็นน้ำแข็ง ทำให้งานน่ากลัวยิ่งขึ้น เฟสความหนาแน่นสูงจะปรากฏเฉพาะที่แรงกดดันที่สูงมากเท่านั้น Anders Nilsson จากมหาวิทยาลัยสตอกโฮล์มกล่าวว่า “ผู้คนต่างใฝ่ฝันถึงวิธีทำการทดลอง
เร็ว Nilsson และเพื่อนร่วมงานได้แทรกซึมเข้าไปในดินแดนที่ไม่มีมนุษย์โดยการตรวจสอบคุณสมบัติของน้ำในระดับนาโนวินาที Gül Zerze นักเคมีคอมพิวเตอร์แห่งมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันกล่าวว่า “นี่เป็นหนึ่งในความสำเร็จที่สำคัญของบทความนี้” “ฉันรู้สึกประทับใจกับงานของพวกเขา”
นักวิทยาศาสตร์เริ่มต้นด้วยการสร้างน้ำแข็งที่มีความหนาแน่นสูง
จากนั้นชีพจรจากเลเซอร์อินฟราเรดทำให้น้ำแข็งร้อน ทำให้เกิดน้ำของเหลวภายใต้ความกดอากาศสูง น้ำนั้นขยายตัวและความดันลดลงอย่างรวดเร็ว ในขณะเดียวกัน นักวิจัยได้ใช้เลเซอร์เอ็กซ์เรย์เพื่อตรวจสอบว่าโครงสร้างของน้ำเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร โดยอิงตามการกระเจิงของรังสีเอกซ์ เมื่อความดันลดลง น้ำจะเปลี่ยนจากของเหลวความหนาแน่นสูงเป็นของเหลวความหนาแน่นต่ำก่อนที่จะตกผลึกเป็นน้ำแข็ง
การศึกษาก่อนหน้านี้ได้ใช้เทคนิคที่เร็วมากเพื่อค้นหาคำใบ้เกี่ยวกับลักษณะสองหน้า ของน้ำ แต่ส่วนใหญ่แล้วจะทำที่ความดันบรรยากาศ ( SN: 9/28/20 ) ในงานใหม่นี้ มีการสังเกตน้ำที่ความดันบรรยากาศประมาณ 3,000 เท่า และ –68° C “นี่เป็นครั้งแรกที่เรามีข้อมูลการทดลองจริงเกี่ยวกับความดันและอุณหภูมิเหล่านี้” นักฟิสิกส์ Loni Kringle จาก Pacific Northwest National Laboratory ซึ่งเป็นผู้ ไม่เกี่ยวข้องกับการทดลอง
ผลที่ได้อาจบ่งชี้ว่าน้ำที่ระบายความร้อนด้วยยิ่งยวดมี “จุดวิกฤต” ซึ่งเป็นความดันและอุณหภูมิที่แน่นอนซึ่งสองขั้นตอนที่แตกต่างกันรวมกันเป็นหนึ่งเดียว ในอนาคต Nilsson หวังที่จะระบุจุดนั้น
จุดวิกฤตดังกล่าวสามารถอธิบายได้ว่าทำไมน้ำจึงเป็นของเหลวที่แปลกประหลาด สำหรับของเหลวส่วนใหญ่ การระบายความร้อนจะทำให้ของเหลวมีความหนาแน่นมากขึ้นและบีบอัดได้ยากขึ้น น้ำจะหนาแน่นขึ้นเมื่อเย็นลงถึง 4° C แต่จะหนาแน่นน้อยลงเมื่อเย็นลงอีก ความสามารถในการบีบอัดจะเพิ่มขึ้นเมื่อเย็นลงเช่นเดียวกัน
หากน้ำที่ระบายความร้อนด้วยยิ่งยวดมีจุดวิกฤต ซึ่งอาจบ่งชี้ว่าน้ำที่พบในชีวิตประจำวันนั้นแปลก เพราะภายใต้แรงกดดันและอุณหภูมิทั่วไป ของเหลวนั้นเป็นของเหลววิกฤตยิ่งยวด ซึ่งเป็นสถานะประหลาดที่เกิดขึ้นเกินจุดวิกฤต ของเหลวดังกล่าวจะไม่ใช่รูปแบบความหนาแน่นสูงหรือความหนาแน่นต่ำ แต่จะประกอบด้วยบางภูมิภาคที่มีการจัดเรียงโมเลกุลของน้ำที่มีความหนาแน่นสูงและช่องอื่นๆ ที่มีความหนาแน่นต่ำ ปริมาณสัมพัทธ์ของโครงสร้างทั้งสองซึ่งเป็นผลมาจากการจัดเรียงตัวของพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลต่างกัน จะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง ซึ่งอธิบายได้ว่าทำไมน้ำจึงมีพฤติกรรมแปลก ๆ เมื่อเย็นลง
ดังนั้น แม้ว่าการทดลองจะเกี่ยวข้องกับแรงกดดันและอุณหภูมิที่รุนแรง นิลส์สันกล่าวว่า “การทดลองนี้มีอิทธิพลต่อน้ำในชีวิตปกติของเรา”บาคาร่าออนไลน์
