Süperyonik su fikri, aslında birkaç yıldır araştırma konusu idi. Uranüs ve Neptün gibi gezegenlerin kabuklarının içinde bulunduğu düşünülüyordu anca ancak şu ana kadar hiç kimse bir deneyde varlığını kanıtlamayı başaramamıştı.

Yüksek basınçlı buz türünü ve bir dizi güçlü lazer atımından süperiyonik su üretmeyi başaran araştırmacılardan oluşan bir ekiple yola çıkıldı.

Bu kombinasyon, bize doğal olarak burada bulamadığımız sıcaklık ve basınç türlerini sağladı.

California’daki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuarı’ndan (LLNL) fizikçi Marius Millot, “Bunlar çok zorlu deneylerdir, bu nedenle bu verileri çok fazla öğrenebildiğimizi görmek gerçekten heyecan verici” diyor.

“Yaklaşık iki yıl boyunca ölçüm yaptık ve verilerin analiz yöntemlerini geliştirdik.”

Su molekülleri, bir V-şeklinde bir oksijen atomuna bağlı iki hidrojen atomundan yapılır. Moleküller arasındaki zayıf kuvvetler, soğuduklarında daha belirginleşmekte ve su dondurulduğunda parçalanmalarını sağlamaktadır.

Süperiyonik suda yoğun ısı bir su molekülünün atomları arasındaki bağları parçalayıp, katı bir kristal yapılı oksijen atomları ve aralarında bir hidrojen çekirdeği veya iyon akışı bırakarak hem katı hem de bir sıvı oluşturur.

Millot, New York Times gazetesinde Kenneth Chang’a “Bu çok garip bir durum” dedi.

Öncelikle, iki elmas katmanından geçirerek ve oda sıcaklığında katı halde kalan buz VII adı verilen özel bir buz türü yaratarak suya bir milyon kat fazla baskı uygulandı.

Ayrı bir laboratuarda, 10-20 milyar saniyede bir süren lazer şoku dalgaları buzdan gönderildi ve süperiyonik su üretmek için koşullar oluştu.

Buzun başlangıçta önceden sıkıştırılması, araştırmacıların her şeyi buharlaştırmadan önce buzu daha yüksek sıcaklıklara ittiğini gösterdi.

superionic water 2

Buzun optik görüntüsünü yakalayan araştırma ekibi elektronlardan ziyade, parlak olmayan iyonların hareket ettiğini tespit ettiler.

Artık, süperiyonik buzun gerçekten var olduğunu biliyoruz. Bu durum bilim insanlarının Uranüs’ün ve Neptün’ün merkezi olmayan manyetik alanlarını, mantolarının üstündeki süperiyonik buz kabuklarını açıklamaya yardımcı olabilir.

Ayrıca bu buluş moleküllerin aşırı sıcaklık ve basınç altında nasıl hareket edeceğine dair önemli bir örnektir. Daha da ileri giderek, moleküllerin tepki verme biçimlerini manipüle edebildiğimiz için, spesifik özelliklere sahip yeni malzemelerin mühendisliğini de yapabiliriz.

Fizikçi Sebastien Hamel, “Kullanılabilir bilgisayar kaynaklarımızın artmasına bağlı olarak, bir dönüm noktasına ulaştığımızı düşünüyorum” diyor.

Deneysel çabaları etkili bir şekilde desteklemek için aşırı koşullar altında materyallerin faz diyagramının büyük bölümlerini yeterli ayrıntıda haritalamak için bu simülasyonların yeterince büyük bir bölümünün çalıştırılabileceği bir aşamadayız “dedi.

Araştırma Nature Physics ‘de yayınlandı.

Kaynak: https://www.sciencealert.com/scientists-find-a-strange-new-form-of-superionic-water-ice

Çeviri: Figen Berber