Aşırı soğutulmuş sıvı suyun yüksek ve düşük yoğunluklu durumlar arasında geçiş yapabildiğine dair 30 yıllık hipotez hesaplamalarla destekleniyor.
Su pek çok şaşırtıcı özelliğe sahiptir. Örneğin, doğada katı, sıvı ve gaz olarak bulunabilen tek maddedir. Bilim insanları tarafından 1992 yılında ortaya atılan bir teoriye göre, su aşırı soğutulduğunda (normalde donacağı sıcaklığın altına hızla düşürüldüğünde) yüksek ve düşük yoğunluklu sıvı formları arasında geçiş yapabilir. Thomas Gartner ve Princeton Üniversitesi’ndeki meslektaşları böyle bir sıvı-sıvı geçişi için bugüne kadarki en güçlü hesaplamalı doğrulamayı keşfettiler. Gartner ve arkadaşları bu çalışmanın diğer bilim insanlarını da benzer hesaplama tekniklerini benimsemeye teşvik edeceğini umuyor.
Sıvı suyun, ortam basıncında soğutulduğunda maddenin ısı kapasitesi ve sıkıştırılabilirliğindeki ani artış gibi bazı anormal özellikleri, bu yüksek yoğunluktan düşük yoğunluğa geçişin varlığıyla açıklanabilir. Ancak aşırı soğutulmuş suyun katılaşması, gerekli ölçümler yapılamadan önce gerçekleşir ve bu da geçişin deneysel olarak gözlemlenmesini zorlaştırır.
Gartner ve meslektaşları bu soruna yanıt olarak aşırı soğutulmuş suyun kapsamlı bir bilgisayar analizini gerçekleştirdi. Çalışmalarında modern moleküler simülasyonlar, elektronik yapı hesaplamaları ve makine öğrenimi bir araya getirildi.
Bilim insanları, aşırı soğutulmuş suda sıvı-sıvı geçişinin sağlam bir hesaplama kanıtı üretmeyi başardılar.
Ekip, sonuçların bu maddenin fiziksel kimyasına ilişkin anlayışımızı geliştirmenin yanı sıra daha geniş sonuçları olabileceğini iddia ediyor: Sıvılar arasındaki geçişler ticari ayırma işlemlerinde sıklıkla kullanılıyor ve hücresel aktivite için gerekli olduğuna inanılıyor.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v15/s172
