بلس /ثقافة وفنون

العلماء يحصلون على ماء يبقى سائلاً عند 68 درجة تحت الصفر

العلماء يحصلون على ماء يبقى سائلاً عند 68 درجة تحت الصفر

أظهرت دراسة جديدة قام بها علماء فيزياء من جامعة نيويورك أن المياه فائقة البرودة هي نوعان مختلفان، على الأقل من السوائل، يتمتعان بخصائص فيزيائية مختلفة، ووفقاً لمجلة teach explorer اشتبه العلماء دائماً في أن الماء في درجات حرارة تحت التجمد يأتي في نوعين مختلفين: سائل عالي الكثافة يظهر عند ضغوط عالية جداً، وسائل منخفض الكثافة عند ضغط منخفض، وقد كشفت القياسات فائقة السرعة أن الماء يتحول من نوع سائل إلى آخر، ومن الممكن أن يساعد هذا الاكتشاف، الذي نُشر في مجلة Science، في تفسير بعض مراوغات المياه.

سائل فائق التبريد

عندما يكون الماء خالياً من الشوائب، يمكن أن يظل سائلاً تحت درجة التجمد النموذجية البالغة صفر درجة مئوية


يقول الفيزيائي جريج كيميل من مختبر باسيفيك نورث ويست الوطني في ريتشلاند، واشنطن «إن التجربة تضيف المزيد والمزيد من الأدلة إلى فكرة أن الماء مكونان حقًا.. وهذا هو السبب وراء كون الماء غريباً للغاية».


فعندما يكون الماء خالياً من الشوائب، يمكن أن يظل سائلاً تحت درجة التجمد النموذجية البالغة صفر درجة مئوية، مكونًاً ما يسمى بسائل فائق التبريد. ولكن كان من المتوقع أن تظهر الطبيعة المزدوجة للمياه فائقة التبريد في عالم درجة الحرارة الذي يصعب دراسته لدرجة أنه أطلق عليه اسم «الأرض المحرمة». تحت حوالي -40 درجة مئوية، يبقى الماء سائلاً للحظات فقط قبل أن يتبلور إلى جليد. مما يجعل المهمة أكثر صعوبة، إذ تظهر المرحلة عالية الكثافة فقط عند ضغوط عالية جداً.

 

يمكن أن يظل الماء سائلاً عند درجات حرارة تقارب ناقص 70 درجة مئوية


من الناحية النظرية، يمكن أن يظل الماء سائلاً عند درجات حرارة تقارب ناقص 70 درجة مئوية، ولكن تحقيق ذلك على أرض الواقع، كان في غاية الصعوبة، لكن مجموعة الفيزيائيين الأمريكيين، نجحت في حل هذه المشكلة، ليس عن طريق تبريد الماء، بل عن طريق تسخين الجليد غير المتبلور ذي الكثافة العالية بطريقة خاصة باستخدام ليزر الأشعة تحت الحمراء القادر على إنتاج نبضات إشعاع حرارية قوية جداً، ولكنها قصيرة جداً.


ويلاحظ أن ومضات الضوء هذه كانت قصيرة جداً، لدرجة أن كثافة عينة الماء لم تتغير عندما ذاب الجليد. وقد سمح هذا للعلماء لأول مرة برؤية كيفية تشكل المياه عالية الكثافة ومتابعة تحولها - مرحلة انتقالية - إلى ماء خفيف الكثافة عن طريق إضاءة الجليد الذائب باستخدام ليزر الأشعة السينية.


وأكدت المتابعة، أن كلا النوعين من السوائل يتمتعان بخصائص مختلفة، وأظهرت أيضاً أن الماء الكثيف أثقل بنحو 20٪ من نسخته الخفيفة. وتبين من التجربة، أن هذين الشكلين من الماء المبرد، لا يختلطان مع بعضهما البعض، في ظل ظروف معينة.

X