Лед, горящий при температуре 2000°C: физики зафиксировали аномальное состояние воды
В повседневном понимании понятие "лед" ассоциируется с хрустящим морозом и хрупкой холодностью, которая мгновенно исчезает при малейшем потеплении. Однако Вселенная умеет удивлять: в условиях колоссального гравитационного сжатия вода способна образовывать структуры, что полностью переворачивает земные законы физики.
Международная группа ученых провела революционный эксперимент, в ходе которого удалось зафиксировать совершенно новую форму так называемого суперионного льда. Это кристаллическое вещество, которое не только не тает при температуре свыше 2000 градусов, но и одновременно ведет себя как твердое тело и жидкость, сообщает Science Alert.
Алмазные тиски и лазерный ад
Чтобы воссоздать условия, далекие от земной реальности, команда под руководством французского физика Алексиса Форестье применила технологию алмазного наковальня. Крошечную каплю воды зажали между остриями сверхпрочных алмазов, создав невероятное давление в 230 гигапаскалей, что в 2,3 миллиона раз превышает атмосферное давление на уровне океана.
При таком сжатии молекулы просто не имеют пространства для расширения и превращения в пар, поэтому вещество сохраняет экстремальную плотность. После этого образец буквально раскалили высокомощными лазерами до фантастических 2357 градусов.
Эксперимент показал впечатляющий результат / Фото Pixabay
Гибрид твердого тела и жидкости
В этом экстремальном состоянии возникает явление суперионности. Атомы кислорода выстраиваются в неподвижную сверхпрочную кристаллическую решетку, которая удерживает каркас твердого вещества, тогда как ядра водорода – протоны – начинают свободно и хаотично циркулировать сквозь этот каркас, словно частицы настоящей жидкости.
Исследовав образец с помощью сверхтонкой пучки синхротронного рентгеновского излучения, физики обнаружили гексагональную плотноупакованную форму (hcp). Эту атомную геометрию ученые вычисляли по формулам годами, однако в реальном эксперименте зафиксировали впервые, подтвердив, что она способна динамически изменяться в кубическую структуру в зависимости от скачков давления.
Ключ к загадкам ледяных гигантов
Это открытие имеет колоссальное значение не только для фундаментальной квантовой физики, но и для астрономии. Именно такой раскаленный суперионный лед составляет значительную часть мантии Урана и Нептуна.
Свободное движение протонов через кристаллический кислородный каркас создает сверхмощные электрические токи внутри этих планет. Полученные лабораторные данные наконец-то дают ученым реальное объяснение тому, почему магнитные поля далеких газовых гигантов Солнечной системы имеют такую странную, смещенную и асимметричную форму.