X-Işınlarını Kullanan Fizikçiler Suda Yeni Bir Kritik Noktanın "İmkansız" Keşfini Gerçekleştiriyor

Suda yeni bir kritik nokta keşfedildi Stokholm Üniversitesi Fizikçiler, suyun araştırmacıları uzun süredir şaşırtan en tuhaf özelliklerinden bazılarını açıklıyor.

Kritik nokta, ultra hızlı laboratuvar ortamında gözlemlendiği üzere, -63 °C civarındaki suda ve 1000 atmosfer sıcaklıkta meydana gelir. X-ışını lazerleri geçmiş araştırmalarda. Yeni çalışma şu tarihte yayınlandı: Bilimbir hedefe ulaşmak fizik Uzun süredir imkansız olduğuna inanılan bu başarının, aşağıdakileri içeren çalışmaları içeren alanlar için potansiyel sonuçları vardır: yaşamın kökeni.

Suyun Garip Fiziği

Suyun Dünya üzerinde ne kadar yaygın olmasına rağmen fiziksel özellikleri diğer sıvılarla karşılaştırıldığında oldukça tuhaftır. Basınç ve sıcaklığın yoğunluğu, ısısı, viskozitesi ve sıkıştırılabilirliği üzerindeki etkisi bilinen diğer sıvılarınkinin tersidir.

Tipik olarak madde soğudukça küçülür ve yoğunlaşır. Bu nedenle buzun sıvı sudan daha yoğun olması gerekir, ancak su aslında en yüksek yoğunluğuna yalnızca 4 °C'de ulaşır. Yüzen buz küplerinde görüldüğü gibi bu sıcaklığın altında su yeniden genleşmeye başlar ve sıcaklık düştükçe bu oran artar. Sıkıştırılabilirlik ve ısı kapasitesi de suyun soğumasıyla ilgili normal beklentilere meydan okuyor.

Su, su moleküllerini düşük sıcaklık ve yüksek basınçta farklı şekilde bağlayan iki makroskobik sıvı fazda bulunabilir. Ancak süperkritik noktanın ötesinde su kendisini tek bir duruma zorlar. Ancak bu kolay bir geçiş değil çünkü su haller arasında geçiş yapıyor ve hatta zaman zaman her ikisinin elementlerini de karıştırıyor. Suya tuhaf özelliklerini veren de bu dalgalanmalardır.

Suyun Süperkritik Noktasını Tahmin Etmek

“Wolfgang Röntgen'in ilk çalışmalarından bu yana, bir asırdan fazla bir süredir suyun tuhaf özelliklerinin kökeni hakkında yoğun bir tartışma yaşanıyor”, Anders Nilsson açıkladıStockholm Üniversitesi Fizik Bölümü'nde Kimyasal Fizik Profesörü. "Suyun fiziğini inceleyen araştırmacılar artık suyun aşırı soğumuş rejimde kritik bir noktaya sahip olduğu modelinde anlaşabilirler."

Ekibin araştırması, suyun kritik noktasını araştırmak için X-ışını darbelerini kullandıkları, yüzyılı aşkın bir süredir devam eden çalışmalara dayanıyor. X-ışını öncüsü Wolfgang Röntgen de suyun iki durumu hakkında spekülasyon yapan ilk kişiler arasındaydı ve süperkritik noktanın kendisi, 1992 yılında yayınlanan bir çalışmada teorik bir simülasyonda tahmin edilmişti. Doğa. Ancak şimdiye kadar süperkritik noktanın fiziksel olarak gözlemlenmesinin imkansız olduğu düşünülüyordu.

Nilsson, "Bunun nedeni, kritik noktanın faz diyagramında buzun son derece hızlı oluştuğu ve dolayısıyla araştırılmasının imkansız olduğu varsayılan bir kısım olmasıdır" dedi. Bilgilendirme. "Deneysel verilere ilişkin, asıl noktadan uzak birçok teorik tahmin ve tahminler var ve bunlar çok değişken. Doğal olarak, şu anda deneylerden elde ettiğimiz sonuçlara yakın bazı tahminler var."

Suyun Kritik Noktasını Bulma

Ultra hızlı X-ışını lazer darbeleri, ekibin uzun süredir kolayca gözlemlenemeyecek kadar geçici olduğuna inanılan olayları incelemesine olanak sağladı. Nilsson, "Özel olan şey, buz donmadan önce hayal edilemeyecek kadar hızlı bir şekilde röntgen çekebilmemiz ve sıvı-sıvı geçişinin nasıl ortadan kaybolduğunu ve yeni bir kritik durumun ortaya çıktığını gözlemleyebilmemizdi" dedi.

Nilsson, "On yıllardır bu dikkate değer özellikleri açıklayan spekülasyonlar ve farklı teoriler var ve teorilerden biri de kritik bir noktanın varlığıydı. Şimdi böyle bir noktanın var olduğunu bulduk" diye ekledi.

İlginç bir şekilde, kritik noktaya yaklaştıkça sistemin dinamikleri yavaşlıyor. Ekip bunu, bir nesnenin olay ufkunu geçtiğinde kaçışın mümkün olmadığı bir kara deliğe benzetiyor.

Stockholm Üniversitesi Kimyasal Fizik Doktora Sonrası Aigerim Karina, "Suyun bu kadar kapsamlı bir şekilde incelenen hali olan amorf buzların, kritik bölgeye girişimiz haline gelmesi şaşırtıcı. Bu, daha sonraki çalışmalarım için büyük bir ilham kaynağı ve su gibi çok çalışılan konularda keşifler yapma olasılıklarını hatırlatıyor" dedi.

Stockholm Üniversitesi Kimyasal Fizik bölümünde doçent olan Fivos Perakis, "Hayatın var olduğu ortam koşullarında suyun tek süperkritik sıvı olmasını çok heyecan verici buluyorum ve aynı zamanda su olmadan hayatın olmayacağını da biliyoruz" diye ekledi. "Bu tamamen bir tesadüf mü, yoksa gelecekte kazanmamız gereken bazı temel bilgiler mi var?"

Araştırmacılar, çalışmalarının şu anda yalnızca bilimsel ilgiye yönelik olduğunu, gelecekte ise bir dizi farklı alanda bir dizi potansiyel pratik uygulamaya sahip olabileceğini söylüyor.

Kağıt, “Aşırı Soğutulmuş Sudaki Sıvı-Sıvı Kritik Noktasının Deneysel Kanıtı"diye ortaya çıktı Bilim 26 Mart 2026'da.

Ryan Whalen The Debrief için bilim ve teknolojiyi ele alıyor. Tarih alanında yüksek lisans derecesine ve Kütüphane ve Bilgi Bilimi alanında yüksek lisans derecesine ve Veri Bilimi sertifikasına sahiptir. Kendisiyle [email protected] adresinden iletişime geçebilir ve onu Twitter'da @mdntwvlf adresinden takip edebilirsiniz.