Binlerce derece sıcaklıkta erimek yerine buza dönüştü! Laboratuvarda üretilen maddenin eşi benzeri yok!

Fransa'da Alternatif Enerjiler ve Atom Enerjisi Komisyonu'ndan fizikçi Alexis Forestier liderliğindeki bir araştırma ekibi, suyun bilinen davranış sınırlarını zorlayarak, 2.000°C'nin çok üzerinde ve 2,3 milyon atmosferlik rekor basınç altında yepyeni bir süperiyonik buz formu üretmeyi başardı. Bu olağanüstü deney, Dünya'da doğal olarak karşılaşılması mümkün olmayan koşullarda gerçekleşti. Elde edilen sonuçlar, yalnızca suyun fiziksel özelliklerine dair anlayışımızı değil, aynı zamanda Uranüs ve Neptün gibi dev gezegenlerin iç yapısına ilişkin teorileri de derinden etkileyebilir.

Alexis Forestier ekibi: Süperiyonik buzun yeni fazı gözlemlendi

Alexis Forestier ve ekibi, suyun sıradışı davranışlarını anlamak için örnekleri elmas uçlar arasında 230 gigapascal'a kadar sıkıştırdı ve lazerlerle 2.630 kelvine kadar ısıttı. Bu, deniz seviyesindeki atmosfer basıncının 2,3 milyon katına denk geliyor. Araştırmacılar, bu koşullarda suyun gaz haline geçmesini beklerken, tam tersine süperiyonik buz adı verilen ve ne tamamen katı ne de tamamen sıvı olan egzotik bir faza ulaştı. Süperiyonik buzda, oksijen atomları kristal yapı içinde sabit kalırken, hidrojen çekirdekleri sıvı benzeri bir hareketlilik gösteriyor. Bu özellik, buzun elektriksel iletkenliğini ve mekanik davranışını kökten değiştiriyor. Elde edilen yeni faz, altıgen sıkı paketlenmiş (hcp) yapıya sahip ve daha önce teorik olarak öngörülse de, deneysel olarak ilk kez bu kadar net biçimde gözlemlendi.

Gezegenlerin manyetik alanları için kritik ipucu: Süperiyonik buzun rolü

Süperiyonik buzun önemi, yalnızca laboratuvar ortamında üretilmiş yeni bir madde olmasından kaynaklanmıyor. Bilim insanları, Uranüs ve Neptün gibi buz devlerinin derinliklerinde bu tip süperiyonik buz fazlarının doğal olarak bulunabileceğini düşünüyor. Bu buzun, gezegenlerin alışılmadık, dağınık ve dengesiz manyetik alanlarının oluşumunda etkili olabileceği ileri sürülüyor. Yeni keşfedilen hcp fazı, daha önce tanımlanan yüzey merkezli kübik (fcc) fazdan farklı bir kristal düzenlenişe sahip. Araştırmacılar, 155 gigapascal ve 2.000 kelvin'de fcc ve hcp fazlarının karışımını, 197 gigapascal ve 2.250 kelvin'de hcp'nin baskın hale geldiğini, 219 gigapascal ve 2.630 kelvinde ise neredeyse tamamen hcp fazının hakim olduğunu belirledi. Bu gözlemler, süperiyonik buzun gezegen içi dinamikler ve elektrik iletkenliği açısından kritik bir rol oynayabileceğini gösteriyor.