والحالة الرابعة الجديدة من جزيئات الماء

اكتشاف المثيرة التي أدلى بها علماء الفيزياء الأمريكي: مستخدما جهاز محاكاة وتشتت النيوترونات، وجدوا دولة جديدة تماما من جزيئات الماء - وليس نموذجية لأي من الدول الثلاث معروفة من التجميع.

كما هو معروف ، يحتوي الماء على ثلاث حالات تجميعية - سائلة ، صلبة وغازية. ومع ذلك ، تحت ضغط عالٍ وفي مساحة ضيقة ، تُظهر جزيئات الماء حالة أخرى ولا تعيش وفقًا للقوانين الكلاسيكية ، ولكن وفقًا لقوانين الفيزياء الكمومية.

أجرى الباحثون في مختبر أوك ريدج الوطني ، بالاشتراك مع مختبر راذرفورد أبليتون ، تجربة لمعرفة الحالة التي يأخذها السائل في الصخور الصغيرة والتربة وأيضًا أثناء المرور عبر أغشية الخلايا. . ومع ذلك ، كان الاكتشاف أكثر طموحًا وغير متوقع.

في أثناء التجربة ، تم وضع الماء في قنوات سوبر سداسية في البريل المعدني (الصيغة الكيميائية Be3Al2Si6O18). هذا المعدن هو أساس الزمرد. قطر القنوات التي تمت دراستها هو فقط 0,5 نانومتر. كما اتضح فيما بعد ، تظهر جزيئات الماء تأثير نفق الكم ، التغلب على الحاجز المحتمل. لم يلاحظ العلماء حالة المياه هذه من قبل ولم تتوافق مع أي حالات نموذجية لهذه المادة.

في حد ذاتها ، هذه الظاهرة (الأنفاق الكمومية) معروفة منذ زمن طويل ، لكن كان يعتقد دائمًا أنها موجودة فقط في ميكانيكا الكم.

في درجات الحرارة المنخفضة (5-50 K) ، يعرض هذا الماء "النفق" خواص الكم ، وهو أمر مستحيل في العالم الكلاسيكي. "في هذه الحالة ، تكون ذرات الأكسجين والهيدروجين" غير موضعية "، وبالتالي ، فهي موجودة في وقت واحد في ستة مواقع متماثلة في القناة" ، يوضح المؤلف الرئيسي ألكسندر كولسنيكوف في بيان صحفي على موقع الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS).

أوضحت دراسة العينات التي تستخدم تناثر النيوترونات ، وكذلك المحاكاة اللاحقة بالكمبيوتر للخيارات المحتملة ، أن جزيئات الماء "تنحرف" في الفضاء داخل القناة سداسية ، أي أنها ليس لها أي اتجاه واحد. هم في وقت واحد في جميع الوظائف الستة الممكنة.

بعبارات بسيطة ، يمكن وصف هذه الظاهرة على النحو التالي. تخيل جزيء الماء في قناة سداسية. يحتوي الجزيء على ذرة أكسجين موجودة تقريبًا في وسط القناة ، ويواجه زوج من الهيدروجين واحدًا من الجدران الستة للقناة. لا يمكن لجزيء الماء أن ينقلب فعليًا داخل القناة وينتقل من اتجاه إلى آخر - القناة لذلك ضيقة جدًا - بشكل أكثر دقة ، كان يعتقد سابقًا.

أثناء العمل ، تبين أن جزيء الماء لا يزال بإمكانه تغيير اتجاهه من جدار إلى آخر ، دون أن يكون في وضع متوسط ​​- إنه أنفاق من نقطة التحول الأولى إلى نقطة التحول الأخيرة (التغلب على الحاجز المحتمل للغاية بين الموقعين المحتملين) . بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن المواضع الستة جميعها متكافئة ، يتم إجراء الأنفاق بنفس الطريقة بين جميع المواضع. من الصعب تخيل ذلك فيما يتعلق بالفيزياء الكلاسيكية ، ولكن يمكن للمرء أن يتخيل أن زوجًا من ذرات الهيدروجين في جزيء H2O يبدو أنه "تم تشويهه" داخل القناة ، مما يشكل شيئًا يشبه الكثافة دونات حول مركز القناة.

يقول كوليسنيكوف: "أظهرت التجارب أن متوسط ​​الطاقة الحركية لذرات الهيدروجين لجزيء الماء الموجود في حالة النفق عند درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق تقل بنحو 30 في المئة عن طاقة ذرات الهيدروجين المائية في حالة سائلة أو صلبة عادية". موقع مختبر أوك ريدج - وهذه الحقيقة تتناقض تمامًا مع جميع النماذج والنظريات الحالية. "

ومن المثير للاهتمام ، لكي تدخل جزيئات الماء في حالة نفق ، لا يكفي "دفعها" إلى أي تجويف ضيق. كما أظهرت حسابات الكمبيوتر ، فإن "المحفز" لنقل جزيئات الماء إلى حالة النفق هو تذبذبات لهيكل بلوري البريل.

حقيقة أخرى مثيرة للاهتمام هي أن ما يسمى ب "ماء البريل" ليس لديه لحظة ثنائي القطب. كما هو معلوم ، في ظل الظروف العادية ، تكون ذرات الهيدروجين في جزيء الماء مشحونة بشكل إيجابي و "تبدو" في اتجاه واحد ، و ذرة الأكسجين ، التي يتم شحنها سالبة ، في الاتجاه الآخر. ومع ذلك ، في المعدن ، لا يحتوي جزيء الماء على "أقطاب" موجبة وسالبة على الإطلاق.

ربما يكتبون "Vesti" ، اكتشاف حالة جديدة من جزيئات الماء في البريل يساعد على فهم خواصها الديناميكية الحرارية في مختلف الظروف الجيولوجية ، وكذلك في الوسائط المحصورة (على سبيل المثال ، في أنابيب الكربون النانوية).

لا شك أن الباحثين في أوك ريدج ومختبر راذرفورد-أبليتون لا شك في أن اكتشافهم سوف يستلزم العديد من المناقشات في الأوساط البيولوجية والجيولوجية والفيزيائية والرياضية: من المهم الآن شرح آلية الظاهرة الجديدة وفهم كيفية تأثيرها على كل مجال علمي.

دراسة نشرت في مجلة Physical Review Letters.

انظر أيضًا ... 23 / 07 / 2013 في السويد ، تعلمت معالجة العرق في مياه الشرب 25 / 03 / 2014 اكتشف العلماء أحد أسرار الماء 17 / 01 / 2012 يمكن أن تؤثر "La Nina" على انتشار إنفلونزا الطيور 29 / 02 / NNX / 2012 / 07 قهوة "سرقة" الجينات في bakterii08 / 2012 / 07 زيادة الحموضة المياه قد تعطل السلسلة الغذائية في okeane02 / 2012 / 17 رائحة البيض الفاسد لا يطاق صنع النحاس المخاطية nosa09 / 2014 / 17 المكسيكية القديمة انقاذهم من المجاعة alkogolem01 / 2012 / 07 الأحياء تحولت الخميرة من أحادي إلى الكثير كائن الخلية 12 / 2012 / 23 تقلل الخضروات والفواكه الحمراء من خطر الاصابة بسرطان الثدي. الأمراض 07 / 2014 / 17 اكتشف العلماء سبب أوبئة أنفلونزا الطيور 09 / 2013 / 15 قدم مصنع تعبئة المياه المعدنية في إيركوتسك مطالبات مع 10 / 2013 / 26 يراهن على الصين

إضافة تعليق

البريد الإلكتروني Ваш не будет опубликован. Обязательные поля помечены *