Физики охладили жидкую воду до рекордной температуры

Команде учёных во главе с Робертом Гризенти (Robert Grisenti) из Института Гельмгольца в Йене, Германия, удалось довести переохлаждённую жидкую воду до отметки -42,55 градуса Цельсия и точно измерить эту температуру. Подробности достижения описаны в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Все знают, что вода порой замерзает, хотя в минувшем декабре в это было трудно поверить. Однако при должном старании можно добиться того, чтобы жидкость, которой при данных температуре и давлении давно пора затвердеть, оставалась жидкостью. Такое состояние называется переохлаждённым.

Переохлаждённая жидкость похожа на камешек, неустойчиво балансирующий на краю пропасти: любое движение, и он покатится вниз. Малейшее возмущение в такой жидкости провоцирует её превращение в лёд. Поэтому, чтобы сохранять переохлаждённое состояние, вещество должно быть свободно от примесей, контакта со стенками сосуда и так далее.

Группа Гризенти применила остроумный метод: учёные создавали в вакууме поток из капель воды микронного размера. Капли оказались настолько малы, что испарение охладило их до очень низкой температуры.

Но до какой именно? Измерить температуру жидкости, которую "нельзя тревожить" (ведь контакт с каким бы то ни было термометром немедленно спровоцирует замерзание) – очень нетривиальная задача. Именно поэтому, как уточняет ресурс Physicsworld.com, предыдущие точные измерения не опускались ниже отметки -38 градусов.

Однако группа Гризенти нашла выход из этого трудного положения. Учёные использовали эффект, который называется комбинационным рассеянием света. Он позволяет точно измерять диаметр капель и следить, как он меняется со временем. Погрешность измерения составила менее 0,2%, и это для капель микронного размера!

Измерив, насколько быстро "худеет" капля в результате испарения, физики вычислили её температуру. Наименьшей отметкой оказалось -42,55 градуса Цельсия, и это абсолютный рекорд для измерений температуры переохлаждённой воды.

Поведение воды в таких условиях интересно исследователям не только с точки зрения научного любопытства. Оно может прояснить процессы, идущие в верхних слоях атмосферы Земли (образование льда) и влияющие на климат планеты.

К слову, "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее писали о том, как воду заморозили при температуре кипения. А ещё физики очень любят прорываться к абсолютному нулю температур (мы рассказывали об одном градусе Кельвина и "почти нуле" Кельвина). Кроме того, ровно год назад исследователям удалось охладить объект ниже квантового предела.