I to występujących jednocześnie! Aby tak się stało, woda musiała zostać poddana działaniu ekstremalnego ciśnienia i niskich temperatur. W konsekwencji stało się coś, co przewidywano kilkadziesiąt lat temu. Dopiero teraz udało się to jednak zaobserwować w świecie rzeczywistym. O szczegółach przeprowadzonych eksperymentów ich autorzy piszą na łamach Nature Physics.
Czytaj też: Tornado kwantowe wstrząsnęło światem fizyki. Naukowcy zidentyfikowali nieznane zjawisko
Istotną rolę w poczynionych w ostatnim czasie postępach odegrały założenia mechaniki kwantowej oraz możliwości płynące z wykorzystania sztucznej inteligencji. Nawet bez tego wiemy, że woda jest niezwykłą substancją, mogącą występować w trzech różnych stanach skupienia w tym samym środowisku. Jednocześnie lód jest mniej gęsty od wody w stanie ciekłym, dzięki czemu unosi się na jej powierzchni.
Lista cech przesądzających o niezwykłości H2O jest więc imponująco długa. Teraz, dzięki najnowszym ustaleniom, stała się jeszcze dłuższa. Stoją za nimi przedstawiciele Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego. W toku eksperymentów prowadzonych w ekstremalnie wysokich ciśnieniach i skrajnie niskich temperaturach, członkowie zespołu badawczego zauważyli, że woda w stanie ciekłym może występować w… dwóch fazach.
Symulacje i eksperymenty, których celem była woda, doprowadziły do identyfikacji dwóch różnych faz w ciekłym stanie skupienia
Te różnią się między sobą gęstością, co pokazuje, jak wiele tajemnic może mieć przed nami związek chemiczny, który z pozoru jest świetnie znany fizykom i chemikom. Współpraca tych grup, napędzana możliwościami technologicznymi sztucznej inteligencji, doprowadziła do fenomenalnych rezultatów. W oparciu o uczenie maszynowe i algorytmy obliczeniowe autorzy nowych badań potwierdzili występowanie fenomenu, których przez kilka dekad pozostawał jedynie teoretyczny.
Pierwsze doniesienia na ten temat pojawiły się w 1992 roku. Autorzy ówczesnych ustaleń zasugerowali, że w określonej temperaturze i ciśnieniu woda w stanie ciekłym osiągnie punkt krytyczny, w którym nie będzie już jednorodna. Teraz wiemy, iż dzieje się tak w temperaturze co najmniej -75 stopni Celsjusza i ciśnieniu rzędu 1250 atmosfer. W takich okolicznościach wodę można podzielić na dwie różne ciecze: jedną o wyższej i drugą o niższej gęstości. Zastosowana przez autorów metoda tworzy możliwość prowadzenia symulacji, które mogą okazać się przełomowe dla dziedziny obliczeń molekularnych.
Czytaj też: Nieznane zjawisko z udziałem wody. Ładunek jest wielokrotnie większy od oczekiwanego
Z tego względu mówi się o potencjale wykorzystania takiego podejścia do projektowania syntetycznych cieczy przechodzących podobne przemiany, jak woda, choć w mniej ekstremalnych warunkach. Takie materiały mogłyby działać podobnie do gąbek, służąc do do wychwytywania zanieczyszczeń czy odsalania wody. Potencjał jest więc spory: teraz będzie trzeba go odpowiednio wykorzystać.