Süperiyonik buz: 2 bin derecede yeni kristal yapı
Bilim insanları, 2 bin 357 derece ve 2,3 milyon atmosfer basınç altında süperiyonik buzun yeni bir kristal yapısını gözlemledi.
Fransa Alternatif Enerjiler ve Atom Enerjisi Komisyonundan fizikçi Alexis Forestier öncülüğündeki ekip, suyun aşırı basınç ve sıcaklık altındaki davranışını inceleyen deneylerde yeni bir kristal yapı gözlemledi. Normal koşullarda gazlaşması veya atomlarına ayrışması beklenen su, yüksek basınç nedeniyle farklı ve egzotik bir madde durumuna geçti.
Araştırmacılar deney sırasında su örneklerini elmas örsler ve lazerle ısıtma yöntemini kullanarak 2,3 milyon atmosferlik, yani 230 gigapaskallık basınca maruz bıraktı. Örneklerin sıcaklığı ise 2 bin 630 kelvine, yaklaşık 2 bin 357 santigrat dereceye çıkarıldı.
Synchrotron X-ışını analizleri, suyun süperiyonik özellik taşıyan ve altıgen sıkı düzen (hcp) olarak tanımlanan kristal yapıya dönüştüğünü ortaya koydu.
Oksijen kristal kafeste, hidrojen serbestçe hareket ediyor
Süperiyonik buz, katı ve sıvı özelliklerini aynı anda taşıyan sıra dışı bir madde hali olarak biliniyor. Bu yapıda oksijen atomları düzenli bir kristal kafes içinde sabit dururken, hidrojen çekirdekleri sıvıdaki parçacıklar gibi hareket edebiliyor.
Bu tür buzun daha önce yüzey merkezli kübik (fcc) yapıda gözlemlendiği belirtilirken, deneyler basınç ve sıcaklık arttıkça kristal düzenin değiştiğini gösterdi. 155 gigapaskal basınç ve 2 bin kelvin sıcaklıkta iki yapının bir arada bulunduğu karma bir görünüm elde edildi. Basınç 219 gigapaskala, sıcaklık ise 2 bin 630 kelvine çıkarıldığında hcp yapısı tamamen baskın hale geldi.
Uranüs ve Neptün araştırmalarına katkı sağlayabilir
Yeni kristal yapının, Uranüs ve Neptün gibi buz devi gezegenlerin iç katmanlarını anlamaya yönelik modellere katkı sunabileceği değerlendiriliyor. Bu gezegenlerin derinliklerinde bulunduğu tahmin edilen süperiyonik buzun elektrik iletkenliği ve mekanik özellikleri, karmaşık manyetik alanların nasıl oluştuğuna dair önemli ipuçları sağlayabilir.
Araştırmanın sonuçları Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.
