Как нам всем известно, в природе существует четыре основных агрегатных состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное и плазма. Вода, будучи неотъемлемой составляющей и движущей силой жизни на планете, может при разных условиях пребывать в трех состояниях: в жидком, твердом (лед) и газообразном (пар). Однако ученые из Стокгольмского университета (Швеция) выяснили, что у воды имеется два разных жидких состояния. Первое мы наблюдаем на постоянной основе, а вот второе проявляется при температуре –63 °C.

Как ученым удалось сделать это открытие, какими свойствами обладает вода во втором жидком состоянии, и какова его роль? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.

Основа исследования

Фундаментом для подобного рода исследований стало обнаружение расхождения изотермической сжимаемости и теплоемкости (C_P) при переохлаждении воды. Ученые начали поиски объяснений этих странных процессов.

Одна из самых распространенных теорий утверждает, что существует переход жидкость-жидкость (LLT от liquid-liquid transition) в переохлажденной воде между жидкостью высокой плотности (HDL от high-density liquid) и жидкостью низкой плотности (LDL от low-density liquid), который заканчивается в критической точке жидкость-жидкость (LLCP от liquid-liquid critical point) при положительном давлении. Аномальное поведение воды в соответствии с этой теорией объясняется колебаниями, исходящими от LLCP.

Относительно недавно были проведены дополнительные опыты, в ходе которых было обнаружено, что структура переохлажденной воды непрерывно изменяется при охлаждении до 227 К под давлением 1 бар. Это указывает на однофазное поведение без LLT при атмосферном давлении. Следовательно, это подразумевает, что если LLT действительно существует, то LLCP должен находиться при давлении (P) > 1 бар.

Эксперименты по рассеянию нейтронов в воде позволили предположить, что различные фазы HDL и LDL могут быть идентифицированы по их четко определенным положениям пиков в структурном факторе (математическое описание того, как материал рассеивает падающее излучение).