Ученым из разных стран удалось совершить значимое открытие: выяснилось, что вода способна существовать в двух различных жидких формах.
Исследование опубликовано в журнале Science. Вода — один из важнейших компонентов жизни, поэтому ее фазовые переходы играют ключевую роль в различных научных и технических областях, включая биохимию, материаловедение и промышленные процессы. Понимание ее состояний может существенно повлиять на научные и инженерные разработки.
Обычная для нас жидкая вода существует при температуре примерно 25 градусов Цельсия. Около 30 лет назад, опираясь на теоретические расчеты и компьютерное моделирование, была выдвинута гипотеза о том, что жидкая вода способна находиться в двух различных состояниях: при значительном понижении температуры она может переходить в другое состояние жидкости.
Несмотря на это, экспериментально подтвердить это оказалось затруднительно, так как при данном методе охлаждения кристаллизация льда протекает очень быстро, и наблюдать за тем, что происходит с «жидкой» водой, воду в жидком состоянии удерживать крайне сложно. До недавнего времени это было возможно только при температурах, не превышающих минус 48 градусов Цельсия. Ученым из международной группы удалось добиться сохранения жидкого состояния воды при более низких температурах.
В ходе исследования ученые использовали инфракрасный фемтосекундный лазер и рентгеновское излучение. Вместо охлаждения, аморфный лед высокой плотности нагревали особым методом, применяя инфракрасный лазер, генерирующий мощные импульсы тепла сверхкороткой длительности.
Воду удалось нагреть до минус 63 градуса Цельсия, после чего провели рентгеновское облучение для наблюдения за ее состоянием. Полученные данные показали, что вода может находиться в жидком состоянии как при низкой плотности и низком давлении, так и при высокой плотности и высоком давлении.
Различия в свойствах этих двух образцов воды, включая разницу в плотности в 20 процентов, навели ученых на мысль, что в таком состоянии жидкости могут не смешиваться, подобно нефти и воды.