„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

Praėję treji metai buvo šilčiausi per matavimų istoriją (18)

Praėję treji metai buvo šilčiausi visą oro temperatūros tikslių matavimų istoriją,...

Archeologai Meksikoje skelbia aptikę ilgiausią pasaulyje užlietą urvą

Meksikos Jukatano pusiasalyje dirbantys archeologai ir narai trečiadienį paskelbė aptikę siaurą...

Meksikoje narai aptiko didžiausią pasaulyje povandeninę olą (1)

Rytinėje Meksikos dalyje grupė narų aptiko po vandeniu susijungiančias dvi didžiules olas....

Mokslininkai išsiaiškino, kokia paslaptinga liga pražudė actekus (95)

1545 m. Meksikoje gyvenančius actekus užpuolė nežinoma liga – žmonėms užkildavo aukšta...

Pasaulio pabaiga, ateivių invazija ar žaibas? (20)

Antradienį, sausio 16 dieną, vakarinį dalies JAV Vidurio Vakarų ir Kanados teritorijų dangų...

Top naujienos

Istorija, prieš kurią nublanksta net Ballai: kaip Lietuvoje savo karjerą pradėjo pats Magicas Johnsonas  Magico prisiminimai (42)

Neįtikėtina, bet tai yra tiesa. Magicas Johnsonas , kuris kartu su Michaelu Jordanu iki šių...

Rusijoje pinigų mažėja – gyventojams prognozuoja liūdną likimą (242)

Rusijos ekonomikos reikšmė pasaulyje mažėja, traukiasi šalies išlaidos švietimui ir medicinai,...

Gyvai / Dakaro finišas: lietuvių ekipažai stoja į paskutinį mūšį (49)

Šeštadienį baigiasi jubiliejinis keturiasdešimtasis Dakaro ralis . Sportininkai šalia Kordobos...

Kinija užsipuolė JAV sukėlus „didžiulę grėsmę“

Pekinas šeštadienį pranešė išsiuntęs karo laivą, kuris privertė pasitraukti JAV...

Orai: ateina tikri šalčiai (33)

Tikros žiemos mėgėjus šių dienų orai turėtų džiuginti – laikysis neigiama temperatūra...

Džiovintų vaisių ir riešutų pakuotėje – nemalonus radinys (32)

„Nusiperki riešutukų supakuotų, palaikai kelias savaites spintelėje, vieną dieną išsitrauki...

JAV vyriausybės uždarymas: tūkstančiai darbuotojų be apmokėjimo bus išsiųsti namo Trumpas atideda planus (71)

JAV vyriausybė šeštadienį, per pirmąsias prezidento Donaldo Trumpo inauguracijos metines,...

Įstatymai privertė sukurti verslą (48)

Mindaugas ir Vita Šlapkauskai žinomi kaip gardžiomis uogienėmis ir šviežiais vaisiais bei...

Epidemiologė: pražūtingasis gripo virusas akimirksniu randa silpniausią žmogaus vietą papasakojo, ko šiemet tikėtis (112)

Gripas vis plačiau šiepia savo nasrus. Tuo jau spėjo įsitikinti tiek amerikiečiai, nerimaujantys,...

Estija ketina atsisakyti kai kurių euro monetų (55)

Estija bankas siūlo iš apyvartos išimti vieno ir dviejų euro centų nominalo monetas, kainas...