Suyun Olağan Dışı Özelliklerinin Kaynağı Bulundu
Fotoğraf: Sıcaklığa bağlı olarak suyun iki farklı yerel yapısının (kırmızılar yüksek yoğunluklu, maviler düşük yoğunluklu olan sıvılar) bölgeler arasındaki dalgalanmaları gösteren resim. Termodinamik tepki ve korelasyon fonksiyonlarındaki maksimum değer, iki yapıdaki molekül sayısı eşit olduğunda sıcaklığın bir fonksiyonu olarak gözlemlenir bu da aşırı soğutulmuş haldeki suyun anormal özelliklerinde güçlü bir artışa neden olur.
Araştırmacılar x-ışınlı lazerler kullanarak, soğutulduğunda suyun iki farklı hal arasında nasıl dalgalandığını bulabildi. -44 ° C’de bu dalgalanmalar maksimuma ulaşır ve suyun iki farklı sıvı olarak var olabileceğini gösterir.
Stokholm Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, x-ışınlı lazerler kullanarak, suyun soğutulduğunda iki farklı durum arasında nasıl dalgalandığını bulabildiler. -44 ° C’de bu dalgalanmalar maksimuma ulaşır ve suyun iki farklı sıvı olarak var olabileceğini gösterir. Bu bulgular Science dergisinde yayınlanacak.
Yeryüzündekilerin ortak kaynağı ve yaşamları için gerekli olan su, diğer maddelerle karşılaştırıldığında çok garip davranıyor.Suyun yoğunluğu, özısı, viskozitesi ve yüzey geriliminin basınç ve sıcaklık değişikliklerine verdiği tepki bildiğimiz diğer sıvılarınkinin tam tersidir.
Hepimiz, soğutulduğunda yoğunluğu artan tüm maddelerin küçültüğünün farkındayız. Dolayısıyla, suyun donma noktasında yüksek yoğunluğa sahip olmasını bekleriz.Ancak, eğer bir bardak buzlu suya bakarsak, her şey terstir; 0 ° C’de suyla çevrili olan buzun camın tabanında olması beklenir,ama elbette bildiğimiz gibi buz küpleri yüzer. Sıvı hal için garip bir şekilde, su 4 derecede en yoğun halindedir ve bu nedenle ister camda isterse bir okyanusta olsun yine de alt kısımda kalır.
Suyu 4 derecenin altına soğutursanız tekrar genişlemeye başlar. Saf suyu (onda kristalleşme oranı düşüktür) 0 ° C’ın altına soğutmaya devam ederseniz, genişlemeye devam eder– soğudukça genişleme hızlanır bile. Su soğutulduğu için sıkıştırılabilirliği ve ısı kapasitesi gibi birçok özelliği daha garip hale gelir. Şimdi Stockholm Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, Japonya ve Güney Kore’deki x-ışını lazerlerindeki ultra-kısa x-ışını darbelerinin yardımıyla, suyun -44 ° C’de garip davranışının zirvesine ulaştığını belirlemeyi başardılar.
Su benzersizdir,çünkü su moleküllerini birbirine bağlamanın farklı yollarına sahip olan iki sıvı halinde bulunabilir . Su bu haller arasında dalgalanırmış gibi görünür ve bu dalgalanmalar -44 ° C’de maksimuma ulaşır. Bir sıvı halinden diğerine geçme kabiliyeti suya olağandışı özelliklerini verir ve soğutma sırasında dalgalanmalar arttığı için de gariplik artar.
Stockholm Üniversitesi’nde Kimyasal Fizik Profesörü olan Anders Nilsson, “Özel olan şey,buz dondurulmadan önce hayal edilemeyecek kadar hızlı bir şekilde x-ışını verebilmemiz ve iki hal arasında nasıl geçiş yaptığını gözlemleyebilmemizdi,” dedi. “On yıllardır suyun bu olağanüstü özelliklerini ve soğudukça neden daha da güçlü olduğunu açıklamak için spekülasyonlar ve farklı teoriler var. Şimdi böyle bir maksimum değer bulduk ki,bu daha yüksek basınçlarda kritik bir nokta olması gerektiği anlamına geliyor “dedi.
Çalışmanın bir diğer göze çarpan bulgusu, alışılmadık özelliklerin normal su ile ağır su arasında farklı olduğunu ve hafif olan için daha da arttığını göstermektedir. Stokholm Üniversitesi’nde Kimyasal Fizik’te post doktora yapan Kyung Hwan Kim, “Burada verilen iki izotop,H2O ve D20, arasındaki farklar nükleer kuantum etkilerinin önemini gösteriyor” dedi. Stockholm Üniversitesi’nde Kimyasal Fizik alanında doktora öğrencisi olan Alexander Späh; “Su gibi çok çalışılan bir konuda yeni buluşlar yapma olanağı tamamen büyüleyici ve ileri çalışmalarım için mükemmel bir ilham kaynağı,”diyor.
Stokholm Üniversitesi’nde Kimyasal Fizik alanında post doktora yapan Harshad Pathak, “Bu gibi düşük sıcaklık koşullarında suyun dondurulmadan ölçülebilmesi hayallerin gerçekleşmesiydi,” diyor. “Bu maksimum koşulu bulmak için dünya üzerinde birçok girişim yapılmıştır.”
Anders Nilsson, “Wolfgang Röntgen’in ilk çalışmalarından bu yana, yüzyılı aşkın süredir suyun garip özelliklerinin kaynağı hakkında yoğun bir tartışma var” diye daha ayrıntılı açıklıyor. “Su fiziğini inceleyen araştırmacılar, suyun aşırı soğutulmuş halinde kritik bir noktaya sahip olduğu örneği üzerinde durabilir. Bir sonraki aşama basınç ve sıcaklık açısından kritik yeri bulmaktır.Gelecek birkaç yıl için büyük bir mücadele. ”
Kaynak : sciencedaily.com
