Znanost
3278 prikaza

Otkrili superionsku vodu na 5000°C, tvrda je kao željezo

Laser u laboratoriju
maxpixel.freegreatpicture.com
Ovakva vrsta materije po svoj prilici postoji samo duboko u Neptunu i Uranu

Odranije je fizičarima bilo jasno da voda posjeduje tako izvanredna svojstva da je bilo poznato najmanje 18 kristalnih i još nekoliko amorfnih vrsta leda. Još 1988. fizičar Pierfranco Demontis predvidio je postojanje superionske vode, takve koja bi se na ekstremno visokim tlakovima i temperaturama stvrdnjavala u led i koja bi u takvom stanju vrlo vjerojatno mogla postojati u nekim slojevima planeta Uran i Neptun.

Desetero znanstvenika okupljenih oko Mariusa Millota objavilo je u časopisu Nature Physics da im je na Lawrence Livermore National Laboratory u Kaliforniji uspjelo dokazati da superionska voda doista postoji, odnosno da su je u svom laboratoriju uspjeli proizvesti. Teorija je predviđala da je takva voda tvrdoće željeza, da provodi električnu energiju, da sjaji blagom žutom svjetlosti i sve to redom pokazalo se točnim.

Zgrade okovane ledom u Njemačkoj Fizika Znanost Nevjerojatno: Otkrivena je nova, 18. vrsta leda

Kao i to da je riječ o tako specifičnom stanju vode, skoro da ga se može nazvati "uvrnutim", da u takvom stanju više nije riječ o pukim molekulama H20, nego o ionima kisika koji su posloženi u složenu kubnu rešetku kroz koju se provlače ioni vodika. Fizičari su za Nature Physics opisali kako su došli na ideju da provedu eksperiment i na kraju kako su ga proveli. Svoj uzorak vode koji su odlučili ekstremno izmaltretirati, prvo su podvrgnuli stiskanju između dva komada dijamanta.

Dijamantima su vodu stisnuli do pritiska od 25 tona po četvornom centimetru, odnosno do tlaka koji je 25.000 puta viši od prosječnog tlaka zraka na površini Zemlje. Time su postigli to da se ranije tekuća voda pretvorila u stanje "led VII", takvo koje je 60 posto gušće od obične vode i pri kojem je voda na sobnoj temperaturi čvrsta, točnije doista led. Od tog trenutka dalje fizičari su morali spakirati stvari iz laboratorija i nastaviti s eksperimentom na Sveučilištu u Rochesteru.

I to zato što njihovi tamošnji kolege na raspolaganju imaju laser kojim su stali bombardirati svoj uzorak vode zarobljen u dijamantu i stisnut do sedmog stanja leda. Temperatura uzorka vode poskočila je u trenu na 5000°C, nešto manje od temperature na površini Sunca, tlak je porastao na brutalnih 100 GPa, odnosno milijun puta viši tlak od onog na površini našeg planeta. Pritom je, kako je tlak rastao, uzorak vode, izvorno proziran, prvo postao neproziran, a onda i sjajan poput metala.

Laser u laboratoriju | Author: ESA/ Flickr/ CC BY-SA 2.0 ESA/ Flickr/ CC BY-SA 2.0

I kad su došli do tlaka od 100 GPa i željene temperature, dogodilo se ono. U trajanju između 10 i 20 milijarditih dijelova sekunde dobili su svoju željenu superionsku vodu i time eksperimentalno dokazali da je teorija stara 30 godina točna. S daljnjim povećanjem temperature i tlaka u jednom trenutku i ovakvo stanje se "otopilo", ali to je već manje bitno.

Osim toga što je ovim eksperimentom dokazano da Neptun Uran doista najvjerojatnije u sebi sadrže ovakvu vodu, ovako brutalno manipuliranje materijom dodatno inspirira znanstvenike da računaju da bi u doglednoj budućnosti mogli biti u stanju proizvoditi materijale kakve god žele.

Primjerice, tako da za određenu primjenu od inženjera ili nekih drugih stručnjaka dobiju specifikacije materijala koji žele – svojstva na određenim tlakovima i temperaturama, elektroprovodljivost, tvrdoća, bilo što – a onda ovi u laboratoriju takav materijal naprosto dizajniraju, praktično izume sasvim novu tvar.

Komentiraj, znaš da želiš!

Za komentiranje je potrebno prijaviti se. Nemaš korisnički račun? Registracija je brza i jednostavna, registriraj se i uključi se u raspravu.