Su hayatımızdaki her şeyin kaynağıdır, ancak Dünya’nın çevresinden insan akciğerlerinin işleyişine kadar Dünya’daki suyla ilgili birçok önemli süreç yalnızca su damlacıklarının yüzeyinde gerçekleşir.
Onlarca yıl önce, bilim adamları suyun aşırı soğutulmuş koşullar altında 2 sıvıya ayrılacağını tahmin ettiler ve şimdi yeni kanıtlar, aşırı soğutulmuş suyun katı veya gaz olmak yerine bir “sıvı-sıvı faz geçişi” geçirerek gerçekten bir sıvıdan daha yoğun bir sıvıya geçebileceğini gösteriyor.
1992’de Boston Üniversitesi’ndeki araştırmacılar ilk olarak “aşırı soğutulmuş suyun” gizli bir “sıvı-sıvı faz geçişi” durumuna sahip olduğunu öne sürdüler.
Saf su düşük sıcaklıklarda başka bir sıvıdan ziyade katı buza dönüşme eğilimindedir, bu nedenle bu faz geçişini kanıtlamak zordur ve bilim camiasının sıvı-sıvı faz geçişleri hakkında hala çok az bilgiye sahiptir.
Son zamanlarda bilgisayar simülasyonlarını kullanarak, Birmingham Üniversitesi ve Roma Üniversitesi’nden araştırmacılar, mikroskobik düzeyde iki sıvı özelliğini ayırt etmeyi başardılar ve suyun bir sıvıdan daha yoğun olan diğerine değişebileceğini gösterdiler.
Ekip, yüksek yoğunluklu sıvı su moleküllerinin, çoğunlukla basit halkalar oluşturan düşük yoğunluklu sıvı su moleküllerine kıyasla, esnek bir çubuk benzeri şekilde dolaşan yonca düğümleri (trefoil knots) veya Hopf bağlantıları (Hopf links) gibi topolojik olarak kompleksler oluşturduğunu buldu.
Ayrıca bu düğümler geçicidir ve sıvı ortam değiştikçe değiş tokuş dolaşmaları ortaya çıkar, bu da yüksek basınç ve düşük sıcaklıklarda sıvı suyun özelliklerinin Dünya yüzeyindeki çalkantılı sulardan oldukça farklı olması gerektiğini düşündürür.
Aşırı soğutulmuş koşullar altında suyun ve diğer sıvıların topolojik davranışının daha fazla anlaşılması, bilim adamlarının gezegenlerin derinlikleri gibi aşırı ortamlarda malzemelerin durumunu çözmelerine yardımcı olabilir.
Yeni araştırma makalesi Nature Physics dergisinde de yayınlandı.