Ученые открыли странный черный суперионный лед

Исследователи обнаружили и смогли поддерживать в стабильном состоянии новую фазу материи, суперионный лед, обладающий рядом необычных свойств.

Всем известно о трех основных агрегатных состояниях воды (жидкость, пар, лед), но, в зависимости от условий, она может иметь более 10 различных структур. Ранее они воссоздавали на короткие мгновения, путем направления на каплю мощной ударной волны. Теперь команда физиков из Чикагского университета смогла не только получить ранее неизвестный тип льда, но и нашла способ надежно поддерживать его для исследования.

Ученые добились этого, сжимая воду между двумя алмазами для создания давления в 20 ГПа. Затем они направили через алмазы лазерные лучи, чтобы нагреть образец до высоких температур, как в центре планеты. После чего команда посылала пучки рентгеновских лучей через воду для группировки атомов.

Увидев первые результаты физики посчитали их ошибочными, предположив, что произошла нежелательная химическая реакция, испортившая эксперимент. Однако они быстро поняли, что данные являются верными, а наблюдаемые изменения обратимыми.

К своему удивлению ученые обнаружили, что в таких условиях вода трансформировалась в суперионный лед – новую фазу материи со странными свойствами. Он имеет кристаллическую структуру, состоящую из жесткой неподвижной решетки, сформированной атомами кислорода, плавающей в свободно перемещающихся атомах водорода.

Из-за такой необычной структуры плотность льда уменьшается, и он начинает иначе взаимодействовать со светом, становясь значительно темнее. Это новое состояние отличается от теоретических предсказаний, поэтому исследователям еще предстоит изучить полный спектр химических и физических свойств.

По словам команды, такой черный суперионнный лед может формироваться естественным образом в недрах таких каменистых планет как Нептун и Уран.

Напомним, что недавно международной группе исследователей впервые удалось создать воду с металлическими свойствами.