یخ داغ در آزمایشگاه ساخته شد/ ایجاد یک فاز مرموز از آب

به گزارش جام جم آنلاین به نقل از خبرگزاری مهر، برای ایجاد یخ سوپریونیک به شرایط نادر و سختی نیاز است. گاهی اوقات به این ماده یخ داغ نیز گفته می‌شود. یخ سوپر یونیک یک حالت کریستالی خاص، نیمه جامد نیمه مایع است که رسانای برق نیز به حساب می‌آید. این فاز در شرایط و فشار خاص در مرکز سیاراتی مانند نپتون و اورانوس در منظومه شمسی نیز ایجاد شده است.

به گفته محققان گسترش دانش انسان درباره فاز‌های مختلف آب به جستجوی حیات در سیارات دیگر کمک می‌کند.

درهمین راستا در یک واحد دولتی مجهز به منبع اشعه ایکس با انرژی بالا (APS) در ایالت ایلینویز آمریکا آزمایش‌های موفقیت آمیزی برای ایجاد یخ سوپریونیک انجام شده است.

کارشناسان تصور می‌کردند تا زمانی که آب تا فشار بیش از ۵۰ گیگا پاسکال فشرده نشود، یخ سوپریونیک ظاهر نمی‌شود. چنین وضعیتی تقریباً مشابه شرایط داخل سوخت موشک هنگام بلند شدن آن از زمین است. اما در آزمایش‌های مذکور فشار تا ۲۰ گیگاپاسکال ایجاد شد.

ویتالی پراکاپنکا، یکی از مؤلفان ارشد پژوهش و استاد دانشگاه شیکاگو و محققان پرتو در APS، می‌گوید: همه تصور می‌کردند این فاز از آب در فشار بالاتری نسبت به یافته‌های ما به وجود می‌آید. ما با کمک چند ابزار قدرتمند توانستیم ویژگی‌های این یخ جدید را که فاز جدیدی از ماده را تشکیل می‌دهد، به دقت ترسیم کنیم. شکل جامد آب (H۲O) در واقع در بیش از ده‌ها ساختار مختلف بسته به شرایط فشار و دما در محیط وجود دارد.

محققان با استفاده از APS روشی نوین برای ایجاد، نگهداری و بررسی یخ یافتند. APS در حقیقت یک شتابدهنده عظیم است که الکترون‌ها را با سرعتی بسیار زیاد و در حدود سرعت نور به حرکت وا می‌دارد تا به این ترتیب اشعه‌های ایکس درخشان تولید کند. پارپنکا و همکارانش نمونه‌های یخ را بین دو قطعه الماس قرار دادند تا فشار شدید را شبیه سازی کنند و در مرحله بعد لیزر را از میان الماس‌ها تاباندند تا نمونه را داغ کنند. در نهایت آن‌ها اشعه‌های ایکس را به نمونه تاباندند و براساس انتشار آن‌ها داخل نمونه، نحوه قرارگرفتن اتم‌ها را بازسازی کردند. محققان با بررسی ساختار یخ متوجه شدند با یک فاز جدید روبرو هستند و توانستند به طور دقیق ساختار و ویژگی‌های آن را ترسیم کنند.

در یخ سوپریونیک، اتم‌های اکسیژن در یک مکان قرار گرفته و تنظیم شده‌اند. اما پروتون‌ها می‌توانند در شبکه ایجاد شده، حرکت کنند. این حالت مشابه اتم‌ها و الکترون‌ها در فلز است.

وجود این فاز از ماده براساس مدل‌های مختلف پیش بینی شده بود و تاکنون فقط در شرایط بسیار نادر آزمایشگاهی رصد شده بود.