Vann reagerer veldig uvanlig på veldig lave temperaturer. La oss starte med det faktum at når det avkjøles, i motsetning til logikk, krymper ikke vann, men utvider seg (dette er grunnen til at is har egenskapen til oppdrift). Kaldt vann er mindre komprimerbart enn varmt vann. Dessuten, når frosset, kan vannmolekyler endre sin posisjon på alle mulige måter.
Alt dette er vanskelig å finne en forklaring, og de eksisterende teoriene forårsaker hard kontrovers i vitenskapelige kretser. En av dem ble formulert for snart tre tiår siden og var at isvann kan eksistere i to forskjellige flytende former, hvorav den ene har en mindre tett struktur. Med andre ord er det to slags vann, som hver er en separat væske. Det er vanskelig å bevise denne teorien på et laboratorium, men italienske forskere har klart å finne bevis for å forsvare den. Studien ble nylig publisert i tidsskriftet Science.
I sin studie antyder forskerne Pablo Debenedetti og Gul H. Zerze fra Princeton University og Francesco Shortico fra La Sapienza i Roma at det "andre kritiske punktet for vann" oppstår ved temperaturer fra -83 til -100 grader og ved atmosfæretrykk nesten 2000 ganger høyere enn trykket over havet. Det kritiske punktet er den eneste temperaturen og trykkverdien som to faser av et stoff blir uskilde, og dette skjer rett før stoffet går over fra en fase til en annen. Vann har for eksempel et kjent kritisk punkt i overgangen fra væske til damp.
"Tenk deg vår glede da vi så at kritiske svingninger fortsetter akkurat som vi forventet, forklarer Sortino, - nå kan jeg sove fredelig, for etter 25 år har ideen min endelig funnet bekreftelse."
Inntil nå kunne eksperimenter med ekte vannmolekyler for å teste det andre kritiske punktet med "superkjølende" vann ikke gi entydige bevis på at det eksisterte. Dette skyldes i stor grad at iskaldt vann vanligvis blir til is, sa Debenedetti.
Av denne grunn bestemte forskerne seg for å ta til seg bruk av datamodeller. Prosessen er virkelig arbeidskrevende: til tross for moderne krefter på moderne superdatamaskiner, brukte forskere 18 måneder på å gjøre de nødvendige beregningene for å lage modeller.
I simuleringer, når temperaturen fremdeles var langt fra frysepunktet, begynte tettheten til vannet å svinge veldig. Som et resultat klarte forskerne å finne det kritiske punktet, som de lette etter i to forskjellige datamaskinmodeller av vann. Samtidig, for å finne det kritiske punktet med vann i begge modellene, ble forskjellige beregningsmetoder brukt.
Som med overgangen fra væskefasen til gassfasen, kan isvann endre seg i to forskjellige faser, avhengig av hvordan molekylene omorganiseres. I en væske med lav tetthet er således fire molekyler gruppert rundt et sentralt molekyl for å danne et tetraeder. I en væske med høyere tetthet kommer imidlertid det sjette molekylet i spill, noe som fører til en økning i dens tetthet.
Salgsfremmende video:
I sin artikkel skriver forskerne at "innenfor rammene av beregningsevnen vår, har eksistensen av et metastabelt kritisk punkt i stadiet med dyp avkjøling av vannmolekyler blitt bevist."
Naturligvis må denne konklusjonen bekreftes av andre eksperimenter, "ved bruk av mer nøyaktige og dyre beregningsmessige midler."
