Учёные обнаружили скрытое состояние воды при переохлаждении

Международная группа исследователей выявила ранее скрытую критическую точку воды, которая проявляется в переохлаждённом состоянии. Работа опубликована в журнале Science.

Учёные изучили поведение жидкости при температурах ниже стандартной точки замерзания, где она остаётся текучей. Результаты подтвердили, что в таких условиях вода может находиться в двух формах — с высокой и низкой плотностью — и переходить между ними.

Область между жидкостью и льдом

Эксперименты проводили в диапазоне, который исследователи называют «ничейной зоной» — здесь вода быстро переходит в лёд, что затрудняет наблюдение. Чтобы обойти это ограничение, команда применила инфракрасные лазеры для быстрого нагрева и сверхбыструю рентгеновскую съёмку.

Метод позволил зафиксировать момент, когда жидкость проходит через переход между двумя состояниями и достигает критической точки, при которой структура меняется.

Формы воды и условия

Авторы анализировали несколько состояний вещества: аморфный лёд высокой плотности (HDA), жидкость низкой плотности (LDL) и жидкость высокой плотности (HDL). По их оценке, критическая точка находится около −63 °C при давлении примерно 1000 атмосфер, однако точные параметры ещё уточняются.

Изменение динамики молекул

Вблизи критической точки движение молекул замедляется, а перестройки занимают больше времени. Это указывает на изменение механизма взаимодействий внутри воды.

Исследователи считают, что полученные данные помогут уточнить модели поведения жидкости. Следующий этап — оценить влияние этого состояния на химические, биологические и климатические процессы.