Шведские ученые открыли критическую точку в переохлажденной воде

Группа шведских физиков из Стокгольмского университета с использованием рентгеновских лазеров смогла экспериментально подтвердить наличие критической точки в переохлажденной воде. Эта точка находится при температуре около -63 °C и давлении в 1000 атмосфер. Обнародованные результаты исследования разрешили многолетний научный спор и были опубликованы в авторитетном журнале Science.

Вода известна своими уникальными свойствами: в отличие от большинства жидкостей, она достигает максимальной плотности при +4 °C, а при дальнейшем охлаждении начинает расширяться, что приводит к образованию льда на её поверхности. Ученые давно высказывали предположения, что аномалии в плотности, теплоемкости и вязкости воды связаны с существованием скрытой критической точки. Для проверки этой гипотезы исследователи охладили чистую воду до экстремально низких температур и подвергли её воздействию сверхкоротких рентгеновских импульсов на специализированных установках в Южной Корее. Это новаторское решение позволило зафиксировать структуру жидкости за доли секунды до её замерзания.

«Нам удалось сделать рентгеновский снимок невероятно быстро, до того, как вода замерзла. Мы наблюдали, как граница между двумя жидкими фазами исчезает, уступая место новому критическому состоянию», — поделился впечатлениями профессор химической физики Андерс Нильссон.

Исследование показало, что при глубоком переохлаждении вода может находиться в двух различных жидких фазах. Критическая точка представляет собой состояние, когда граница между этими фазами исчезает, вызывая постоянные колебания между ними. Эта внутренняя нестабильность проявляется на широком диапазоне температур и давлений, включая обычные условия, что и объясняет странные свойства воды.

Кроме того, динамика системы в этой критической точке оказывается замедленной. «Сложно выбраться из этого состояния, почти как из черной дыры», — сравнил свои наблюдения исследователь Робин Тибурски.

Споры о природе аномалий в воде продолжаются более века, начиная с первых исследований физика Вольфганга Рентгена. Теперь у ученых есть экспериментальное подтверждение своей теории. В ближайшие годы им предстоит выяснить, как это открытие повлияет на понимание биологических, химических и климатических процессов, ведь вода остается единственной сверхкритической жидкостью, где возможно существование жизни.

Читайте также: