„Vanduo užšąla 0 Celsijaus laipsnių temperatūroje“ – taip mus moko nuo pat pirmųjų gamtos pažinimo pamokėlių. Ir su tuo sunku ginčytis. Bet mokslininkų tokie teiginiai iki galo neįtikina ir jie nori netgi tokius savaime suprantamus teiginius patikrinti. Ir jiems tai sekasi visai neblogai.
© Shutterstock

Fizikams pirmą kartą pavyko atšaldyti vandens lašelius iki −42,55 °C, o tai daugiau nei vienu laipsniu žemesnė temperatūra už ankstesnį rekordą. Šaldoma buvo vakuuminio sparčiojo garinimo metodu, o temperatūra nustatoma iš kombinuoto šviesos išsklaidymo duomenų, remiantis lašelių dydžiu, praneša mokslininkai Physical Review Letters.

Šaldant vandenį, jis gali likti skystas, nors jo temperatūra gerokai mažesnė už lydymosi temperatūrą (tai yra, nulį Celsijaus laipsnių). Toks vanduo vadinamas peršaldytu ir norint jį gauti, reikia pasistengti, kad nebūtų kristalizacijos centrų. Peršaldyti vandenį daugiau nei keliais laipsniais gan sudėtinga, tad visi tokių bandymų pasiekti žemiausią skysto vandens temperatūrą rekordai pasiekti, naudojant itin švarius mikrolašelius, kurie nesiliečia su jokiu kietu paviršiumi.

Iki šiol žemiausia temperatūra, kurioje vandens mikrolašelių skysta būsena patikimai nustatyta, buvo −41 °C (verta paminėti, kad iki −39 °C peršaldyti vandens lašeliai randami ir gamtoje, viršutiniuose atmosferos sluoksniuose). Remiantis teorine analizė ir kompiuteriniu modeliavimu, minimali temperatūra, kurioje vanduo gali būti metastabilios skystos būsenos, yra maždaug −45 °C. Dar žemesnėje temperatūroje peršaldyta būsena yra jau nebestabili.

Robert E. Grisenti iš Gėtės vardo Frankfurto universiteto vadovaujamas fizikų iš Vokietijos, Prancūzijos, Ispanijos ir Italijos kolektyvas pasiūlė mikrolašelių peršaldymui naudoti sparčiojo garinimo vakuume metodą. Pagrindinis tokio metodo trūkumas – sunku tiksliai išmatuoti temperatūrą. Šią problemą darbo autoriai pasiūlė išspręsti kombinuoto šviesos išsklaidymo (Ramano išsklaidymo) metodu.

Išmatavus Ramano dažnio piko poslinkį, galima labai tiksliai nustatyti lašelių dydžio pasiskirstymą sraute, o remiantis juo, paskaičiuoti masės sumažėjimą dėl garavimo, o iš to — lašelio temperatūrą. Mokslininkų vertinimu, tokio metodo tikslumas yra apie 0,5 °C.

Tokiu būdu mokslininkams pavyko atšaldyti lašelius, kurių pradinis dydis buvo ~6,3 µm, iki −42,55 °C temperatūros, o tai, netgi atsižvelgiant į gan didelę paklaidą, daugiau nei vienu laipsniu žemesnė temperatūra, nei ankstesnis rekordas, nustatytas patikimu matavimo metodu. Darbo autoriai pažymi, kad viename iš darbų jau rašė apie netgi didesnių lašelių peršaldymą iki tokios temperatūros„ tačiau veikiausiai, ankstesnio tyrimo autoriai neatsižvelgė į lašelių įkaitimą dėl šviesos poveikio. Šiame darbe pasiūlyto matavimo metodo patikimumą dar reikės patikrinti.

Mokslininkai praneša, kad pasiūlytu metodu iki gan žemos temperatūros galima atšaldyti ir stambesnius lašelius. Be to, kombinacinio šviesos išsklaidymo metodu tuo pat metu galima stebėti ne tik lašelių dydį, bet ir deguonies bei vandenilio ryšio būseną molekulėje ir vandenilinius ryšius tarp molekulių. Remdamiesi gautais duomenimis, mokslininkai tikisi ateityje gauti informaciją apie vandenilinių ryšių struktūros pasikeitimus vandenyje, peršaldytame iki kritiškai žemų temperatūrų. Tyrimo autorių žodžiais tariant, darbo rezultatai padės detaliau ištirti procesus vykstančius, kristalizuojantis ledui atmosferoje ir sukurti patikimesnius klimato modelius.

Kadangi ledo iš peršaldyto vandens kristalizuojasi labai dideliu greičiu, tokį procesą tyrinėti eksperimentiškai ganėtinai sudėtinga. Norėdami stebėti kristalizacijos frontą, mokslininkai trumpais lazerio impulsais apšvietė pusiau sunkų vandenį. Tokiu metodu JAV fizikai aprašė ledo kristalizaciją iš vandens, peršaldyto iki nuo −90 °C iki −10 °C ir parodė, kad kristalų augimo greitis skirtingose temperatūrose gali skirtis 100 milijardų kartų (11 skaičiaus dydžio eilių).

A. Dubov

nplus1.ru

Populiariausios nuomonės
Parašykite savo nuomonę
arba diskutuokite anonimiškai čia
Skelbdami savo nuomonę, Jūs sutinkate su taisyklėmis
Rodyti diskusiją Rodyti diskusiją

Argentinoje rastos pirmojo milžiniško dinozauro fosilijos

Argentinoje buvo atrasta nauja dinozaurų rūšis – Ingentia prima (lot. „pirmasis milžinas“).

Kopgalį tyrinėjantys archeologai atkasė įspūdingų radinių

Šalia Lietuvos jūrų muziejaus atliekami archeologiniai tyrimai paneigė teoriją, kad Kuršių...

Ateities maistas – iš mėgintuvėlio? (7)

Mėsainiai, pagaminti be mėsos, dykumoje išauginta žuvis, skinantys vaisius robotai – tokią...

Mokslininkai tyrė ypatinguosius Europos ledynus (2)

Jupiterio palydovas Europa turi didžiulį popaviršinį vandenyną. Jį dengia storas ledo...

Mokslininkus domina, koks bus seksas kosmose (18)

Tikriausiai niekas apie tai per daug nesvajoja, bet žmonija ateityje kosmose tikrai užsiims seksu....

Top naujienos

Seimo archyve saugomi protokolai atskleidžia naujojo „valstiečių“ tyrimo ištakas (82)

Aiškindamas naujos Seimo tyrimo komisijos kūrimo motyvus, Lietuvos valstiečių ir žaliųjų...

Rusijoje - įsiūtis dėl apdovanojimo Baltijos šalims: Lietuvą palygino su kanibalais (515)

Po to, kai praėjusią savaitę Lietuvos prezidentė Dalia Grybauskaitė kartu su kitų Baltijos...

Sostinės policija sulaikė išžaginimu įtariamą „alfą vyrą“ Airiną Arutiunianą prašo atsiliepti nukentėjusias (38)

Sostinės kriminalinės policijos pareigūnai sulaikė fotografu pasivadinusį asmenį, viliojusį...

Listerija užkrėstos šaldytos daržovės Lietuvoje išimamos iš prekybos (21)

Lenkijos įmonės „Greenyard Frozen Poland“ listerija užkrėstos šaldytos daržovės išimamos...

Įvertino Trumpo ir Putino kūno kalbą: itin keista (76)

Ką iš tiesų Donaldas Trumpas galvoja apie Vladimirą Putiną? O ką pastarasis apie savo kolegą...

Įvedus protingą automobilių mokestį dyzelinių išlaikymas smarkiai išaugtų (160)

Kol Lietuvoje neįvesti nauji transporto priemonių mokesčiai, dujomis varomų automobilių...

Atsakymai į dažniausiai gyventojų užduodamus klausimus „Sodrai“ po mokesčių reformos (9)

„Ar sujungus darbdavio ir darbuotojo mokamus mokesčius nesumažės mano atlyginimas ir „ Sodros...

APOEL skaičiuoja nuostolius: per pirmas 20 minučių Lietuvoje praradome milijoną „Sūduvos“ rūbinėje – nevaržomos pergalės emocijos (28)

Po nesėkmės Marijampolės „Sūduvai“ Kipro čempionė APOEL turės koreguoti biudžeto...

Atostogos prie Baltijos: kur ir kaip žvejoti

Turbūt daugelis meškeriotojų jau planuoja, o gal jau suplanavo savo atostogas su šeima. Dažnai...

54 tūkst. gyventojų netrukus sulauks VMI laiškų (46)

Gyventojai, kurie deklaravo pajamas už 2017 metus, tačiau iki dabar nesumokėjo gyventojų pajamų...