Bilim insanları uzun zamandır donma noktasının altındaki ısılarda olan suyun iki farklı türü olduğundan şüpheleniyorlardı: çok yüksek basınçlarda ortaya çıkan yüksek yoğunluklu sıvı ve daha düşük basınçlarda ortaya çıkan düşük yoğunluklu sıvı. Şimdi, yapılan ultra hızlı ölçümlerle, su bir tür sıvıyla diğeri arasında şekil değiştirirken gözlemlendi ve bu önsezi doğrulanmış oldu. Science’da yayınlanan keşif, suyun bazı tuhaf davranışlarının açıklamasını yapmaya yardımcı olabilir.
Saflığını bozan bir şey olmadığında, su normal donma noktası olan sıfır derecenin altında sıvı halde kalmayı sürdürebiliyor ve aşırı soğutulmuş sıvı adı verilen şeyi oluşturuyor. Yaklaşık olarak eksi 40 derecenin altında, su kristalize olup buza dönüşmeden önce sadece birkaç anlığına sıvı olarak kalmayı sürdürüyor. Üstelik bu yüksek yoğunluklu safha, sadece çok yüksek basınçlarda ortaya çıkıyor.
Stockholm Üniversitesi’nden Anders Nilsson ve meslektaşları, yaptıkları çalışmada suyun özelliklerini nanosaniyelik bir ölçekte izlediler. Araştırmacılar işe bir tür yüksek yoğunluklu buz oluşturarak başladılar. Ardından, kızılötesi bir lazerden gelen bir atış buzu ısıttı ve yüksek basınç altında bir sıvı su oluşturdu. Sonra bu su genleşti ve basınç hızla düştü. Bu sırada, araştırmacılar suyun yapısının nasıl değiştiğini incelemek için bir X ışını lazeri kullandılar. Basınç düşerken, su kristalize olup buz halini almadan önce, yüksek yoğunluklu bir sıvıdan düşük yoğunluklu bir sıvıya dönüştü.
Aşırı Soğutulmuş Suyun Bir “Kritik Noktası” Olabilir
Yapılan bu yeni çalışmada, su atmosfer basıncının yaklaşık 3,000 katındaki bir basınç seviyesinde ve eksi 68 derecede gözlemlendi. Bu, bu basınç ve ısı seviyelerinde elde edilen ilk gerçek deneysel veriler olma özelliğini taşıyor.
Çalışmada elde edilen sonuç, aşırı soğutulmuş suyun bir “kritik noktası”; yani iki farklı safhanın birleşip tek olduğu belirli bir basınç ve ısı seviyesi olduğunun göstergesi olabilir. Nilsson gelecekte bu noktayı belirlemeyi umuyor.
Bu tür bir kritik nokta, suyun neden tuhaf bir sıvı olduğunun açıklamasını yapabilir. Soğutmak çoğu sıvıyı daha yoğun ve sıkıştırılması daha zor bir hale getiriyor. Su 4 dereceye soğutulduğunda daha yoğunlaşıyor ama bundan daha fazla soğutulduğunda daha az yoğun hale geliyor. Aynı şekilde, soğutuldukça sıkıştırılabilirliği de artıyor.
Eğer aşırı soğutulmuş suyun bir kritik noktası varsa, bu günlük yaşamda karşılaşılan suyun normal basınç ve ısı seviyeleri altında süperkritik bir akışkan olması nedeniyle tuhaf olduğunu işaret edebilir. Böyle bir sıvı, yüksek yoğunluklu veya düşük yoğunluklu bir formda olmaz, bunun yerine su moleküllerinin yüksek yoğunluklu dizilimlerini içeren bazı bölgelerden ve düşük yoğunluklu olanları içeren başka bölgelerden oluşurdu. Bu iki yapının bağıl miktarı da ısı değiştikçe değişirdi ve bu da suyun soğudukça neden tuhaf davrandığını açıklardı.
Orijinal makale: ScienceNews
