Лід, що палає за 2000°C: фізики зафіксували аномальний стан води, який ламає всі закони природи
У повсякденному розумінні поняття льоду асоціюється з тріскучим морозом і крихкою холодністю, яка миттєво зникає за найменшого потепління. Проте Всесвіт вміє дивувати: в умовах колосального гравітаційного стискання вода здатна утворювати структури, що повністю перевертають земні закони фізики.
Міжнародна група вчених провела революційний експеримент, у якому вдалося зафіксувати абсолютно нову форму так званого суперйонного льоду. Це кристалічна субстанція, яка не просто не тане за температури понад 2000 градусів, а й водночас поводиться як тверде тіло та рідина, розповідає Science Alert.
Алмазні лещата та лазерне пекло
Щоб відтворити умови, далекі від земної реальності, команда під керівництвом французького фізика Алексіса Форестьє застосувала технологію алмазного ковадла. Крихітну краплю води затиснули між вістрями надміцних алмазів, створивши божевільний тиск у 230 гігапаскалів, що у 2,3 мільйона разів перевищує атмосферний показник на рівні океану.
За такого стискання молекули просто не мають простору для розширення й перетворення на пару, тому речовина зберігає екстремальну щільність. Після цього зразок буквально розпекли високопотужними лазерами до фантастичних 2357 градусів.
Експеримент показав вражаючий результат / Фото Pixabay
Гібрид твердого тіла та рідини
У цьому екстремальному стані виникає явище суперйонності. Атоми кисню шикуються в нерухому надміцну кристалічну ґратку, яка тримає каркас твердої речовини, тоді як ядра водню – протони – починають вільно й хаотично циркулювати крізь цей скелет, немов частинки справжньої рідини.
Дослідивши зразок надтонким пучком синхротронного рентгенівського випромінювання, фізики виявили гексагональну щільноупаковану форму (hcp). Цю атомну геометрію вчені вираховували у формулах роками, проте в реальному експерименті зафіксували вперше, підтвердивши, що вона здатна динамічно змінюватися на кубічну структуру залежно від стрибків тиску.
Ключ до загадок крижаних гігантів
Це відкриття має колосальне значення не лише для фундаментальної квантової фізики, а й для астрономії. Саме такий розпечений суперйонний лід становить значну частину мантії Урана та Нептуна.
Вільний рух протонів крізь кристалічний кисневий каркас створює надпотужні електричні струми всередині цих планет. Отримані лабораторні дані нарешті дають науковцям реальне пояснення того, чому магнітні поля далеких газових гігантів Сонячної системи мають таку дивну, зміщену та асиметричну форму.