Wasser ist die Basis des Lebens auf der Erde …
Eine sensationelle Entdeckung wurde von amerikanischen Physikern gemacht: Mithilfe von Computersimulationen und Neutronenstreuung entdeckten sie einen völlig neuen Zustand von Wassermolekülen - untypisch für einen der drei bekannten Aggregatzustände.
Wie Sie wissen, hat Wasser drei grundlegende Aggregationszustände - flüssig, fest und gasförmig. Unter hohem Druck und in einem engen Raum zeigen Wassermoleküle jedoch einen anderen Zustand und leben gleichzeitig nicht nach klassischen, sondern nach Quantengesetzen der Physik.
Forscher des Oak Ridge National Laboratory führten in Zusammenarbeit mit dem Rutherford-Appleton-Labor ein Experiment durch, um herauszufinden, welchen Zustand eine Flüssigkeit in Mikrorissen in Gesteinen, im Boden und auch während ihres Durchgangs durch Zellmembranen einnimmt. Die Entdeckung erwies sich jedoch als noch ehrgeiziger und unerwarteter.
Während des Experiments wurde Wasser in hexagonale ultrakleine Kanäle im Beryllmineral gegeben (chemische Formel Be3Al2Si6O18). Dieses Mineral ist die Basis von Smaragden. Die untersuchten Kanäle haben nur einen Durchmesser von 0,5 Nanometern.
Wie sich herausstellte, zeigen Wassermoleküle einen Quantentunneleffekt, der die Potentialbarriere überwindet. Dieser Wasserzustand wurde von Wissenschaftlern noch nie beobachtet und entsprach keinem typischen Zustand dieser Substanz.
Dieses Phänomen (Quantentunneln) ist an sich schon lange bekannt, aber früher wurde immer angenommen, dass es nur in der Quantenmechanik existiert. Bei niedrigen Temperaturen (5-50 K) zeigt dieses "Tunnel" -Wasser Quanteneigenschaften, die in der klassischen Welt unmöglich sind.
Die Untersuchung dieser Proben mittels Neutronenstreuung sowie die anschließende Computersimulation zeigten, dass sich die Atome eines bestimmten Wassermoleküls gleichzeitig an allen sechs möglichen Positionen befinden.
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Wie durch Computerberechnungen gezeigt, sind die "Katalysatoren" für den Übergang von Wassermolekülen in den Tunnelzustand Schwingungen der Struktur des Beryllkristalls.
Die Forscher haben keinen Zweifel daran, dass ihre Entdeckung viele Diskussionen in biologischen, geologischen, physikalischen und mathematischen Kreisen mit sich bringen wird. Jetzt wird es wichtig sein, den Mechanismus des neuen Phänomens zu erklären und zu verstehen, wie es sich auf moderne wissenschaftliche Ideen auswirken wird.
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