Maddenin Aşırı Durumu: Fizikçiler Sonunda 'Süperiyonik Su'nun Gizemini Çözdüler

60'tan fazla bilim insanından oluşan uluslararası bir ekip, başarılı bir şekilde yaratıldığını bildiriyor aşırı biçim olarak bilinen maddenin süperiyonik suBöylece bu olağandışı durumun iç yapısının gizemi çözülüyor.

Alman Araştırma Vakfı (DFG) ile Fransız araştırma fonu kuruluşu ANR arasındaki ortak girişimin bir parçası olan yeni araştırma, bilim adamlarının evrimi anlamalarına yardımcı olabilir. buz devi gezegenler beğenmek Neptün Ve Uranüs Bunlar galakside yaygındır ve normalde büyük gezegenlerin kalbinde bulunan süperiyonik suyun en bol olduğu anlamına gelebilir. su formları içinde kütle olarak güneş sistemi.

Süperiyonik Suyun Gizemli Yapısını Keşfetmek

Bir göre ifade Bu atılımın duyurusunu yapan süperiyonik su, oksijen atomlarının katı bir kafes oluşturduğu suyun olağandışı bir halidir, ancak hidrojen Atomlar yapı boyunca serbestçe hareket edebilir. Ekibin açıklamasında ayrıca suyun bu durumunun yalnızca birkaç bin santigrat derece sıcaklık ve bir milyon atmosfer düzeyindeki basınç da dahil olmak üzere “ekstrem koşullar” altında oluştuğu belirtiliyor.

Yeni çalışma, yüksek sıcaklık ve yüksek basınçlı tesisler kullanarak süperiyonik su yaratan ilk çalışma olmasa da, önceki çalışmalar malzemenin iç yapısını tam olarak karakterize edemedi.

Örneğin, önceki çalışmalar süperiyonik buzdaki oksijen atomlarının kübik kafesin iki çeşidinden birinde düzenlendiğini öne sürüyordu. İlk teori, oksijen atomlarının, küpün merkezinde ek bir atomun bulunduğu vücut merkezli bir kübik yapı oluşturduğunu ileri sürdü. İkinci öneride atomlar, her küp yüzeyinde ek bir oksijen atomu bulunan, yüzey merkezli bir kübik yapı oluşturdu.

Yeni çalışma nihayet bu soruyu her iki önerinin özelliklerini birleştiren bir çözümle yanıtladı.

Yüksek Basınç, Yüksek Sıcaklık Deneyleri Hibrit Yapıyı Ortaya Çıkarıyor

Süperiyonik suyun iç yapısını oluşturmak ve karakterize etmek için gereken deneyleri yürütmek için araştırma ekibi iki ana tesisten yararlandı: Aşırı Koşullarda Madde (MEC) cihazı Linac Tutarlı Işık Kaynağı (LCLS) ABD'deki Stanford Üniversitesi kampüsünde ve Yüksek Enerji Yoğunluğu (HED-HIBEF) Avrupa XFEL'de enstrüman. Araştırmacılar, sıradan suyu 1,5 milyondan fazla atmosfere sıkıştırabildikleri ve binlerce santigrat dereceye kadar ısıtabildikleri için her iki tesise de erişimin kritik öneme sahip olduğunu belirtiyorlar.

Kritik olarak, tesisler, ekibin, bu aşırı koşullar altında bile ürettikleri süperiyonik suyun atom yapısını "saniyenin trilyonda biri kadar bir sürede" kaydetmesine olanak tanıdı.

Araştırmacılar sonuçları incelediklerinde orijinal teorilerin hiçbirinin doğru olmadığını görünce şaşırdılar. Bunun yerine, süperiyonik sudaki atomların hem yüzey merkezli kübik hem de altıgen sıkı paket istiflemeyi birleştiren bir yapı oluşturduğunu buldular.

"Oksijen atomları kendilerini tek bir düzenli konfigürasyonda düzenlemek yerine, hibrit, yanlış yapılandırılmış bir dizi oluşturuyor; bu, yalnızca en son teknolojiye sahip X-ışını lazerleri kullanılarak yapılan yüksek hassasiyetli ölçümlerle görünür hale getirilebilen bir model" diye açıkladılar.

Güneş Sistemimizdeki En Yaygın Su Şekli?

Bulgularının sonuçlarını tartışırken araştırma ekibi, sonuçların, süperiyonik suyun, çevredeki basınç ve sıcaklığa bağlı olarak çeşitli kristal yapılar oluşturan katı buzunkine "benzer" bir yapısal çeşitlilik sergileyebileceğini öne süren gelişmiş simülasyonları doğruladığını söyledi.

"Çalışma, suyun görünürdeki basitliğine rağmen, aşırı koşullar altında sürekli olarak yeni ve dikkate değer özellikler ortaya çıkardığının altını çiziyor" diye açıklıyorlar.

Gezegen oluşum modellerinin çoğu, buz devlerinin merkezinde süperiyonik suyun varlığını öngördüğünden, araştırmacılar, iç yapısını anlamanın, bu gezegenlerin oluşum modellerine "güneş sistemimiz dışında da çok yaygın olan" "değerli kısıtlamalar" sunması gerektiğini söyledi.

Örneğin araştırmacılar, buz devlerinin içindeki süperiyonik havanın, onların "olağandışı" manyetik alanlarını açıklayabileceğine inanıyor. Eğer doğruysa, Neptün'ün içindeki su miktarının süperiyonik suyu "güneş sistemimizdeki en yaygın su formu" haline getirebileceğini ileri sürüyorlar.

Çalışma “Süperiyonik suda karışık, sıkı paketlenmiş yapının gözlemlenmesi" kategorisinde yayınlandı Doğa İletişimi.

Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief'te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].