Облак, образуван в резултат на кристализация на лед от преохладени водни капчици. / Иън Джейкъбс/flickr
Екип от физици от Германия, Франция, Испания и Италия за първи път успяха да преохладят микрокапки вода до -42,55 ° C, с една степен по-малко от предишния рекорд. За охлаждане те използваха метода на бързо вакуумно изпаряване и определиха температурата от данните за разсейване на светлината въз основа на размера на капката, съобщават учените в Писма за физически преглед.
Към днешна дата най-ниската температура, при която капчиците успяваха да поддържат течно състояние и която беше възможно да се измери точно, беше приблизително -41 ° C. От друга страна, според теоретичния анализ и компютърната симулация е известно, че минималната температура, при която водата може да се поддържа в метастабилно течно състояние, е приблизително -45 ° C, под която студеното състояние е нестабилно.
Групата, водена от Робърт Е. Грисенти от Университета на Гьоте във Франкфурт (Германия), предложи да се използва методът на бързо изпаряване във вакуум за преохлаждане на микрокапчици вода. Основният недостатък на този метод е, че при това ниво на охлаждане е трудно да се определи точно температурата. За да се реши този проблем, авторите предлагат използването на метода на Раманово разсейване. Чрез измерване на изместването на раманов пик по честота е възможно с много добра точност да се определи разпределението на капчиците, като се изчисли загубата на тегло по време и след изпарението. Точността на този метод, според учените, е приблизително 0,5ºC.
Данни за промяната в размера (отгоре) и температурата (отдолу) на капката по време на изпарение под вакуум. Символите вдясно съответстват на капки, в които е започнала кристализация на лед. / Клаудия Гой и други/Physical Review Letters, 2018
Използвайки този подход, учените успяха да охладят микрокапките до около 6,3 микрона. Учените казват, че предложеният метод позволява охлаждане на по-големи капчици при достатъчно ниски температури. В допълнение, методът на Раманово разсейване с размера на капчиците позволява да се наблюдава състоянието на кислорода и водорода в молекулите и водородните връзки между молекулите. С оглед на получените данни, в бъдеще учените се надяват да получат информация за промяната в структурата на водородните връзки във водата при охлаждане до критично ниски температури. Според авторите на изследването резултатите от работата ще помогнат за по-подробно изучаване на процесите, които се случват по време на кристализация на лед в атмосферата и за изграждане на по-надеждни климатични модели.
В средата на 2017 г. учени от Стокхолмския университет откриха две течни фази на водата с големи разлики в структурата и плътността, благодарение на експериментални изследвания с рентгенови лъчи.
Александър Дубов
Текстът е преведен от Мария Сервантес
Ако тази новина ви е харесала, научете повече чрез нашите Facebook и Twitter канали.