الماء أكثرُ تجانسًا مما كان متوقعًا

يعتبر الماء في الظروف المحيطة مادة الحياة والكيمياء، كما أنه يتصرف بشكل متفرد في العديد من خصائصه. فيلهلم كونراد رونتغن Wilhelm Conrad Röntgen، مكتشف الأشعة السينية افترض أن هناك طورين منفصلين متميزين في الماء السائل. وتتنافس هذه الفرضية مع النظرة الأخرى لوجود طور أحادي للسائل في شبكة من الروابط الهيدروجينية. مع مرور الوقت، تم تكرار الطرق الطيفية للأشعة السينية مرارًا لدعم فرضية رونتغن.
أجرى فريق دولي من الباحثين، بقيادة البروفيسور فوهليش-Föhlisch من هيلمهولتز زينتروم برلين وجامعة بوتسدام؛ تحقيقات وتحليلات متعددة الطيف بالأشعة السينية عالية الدقة لمعالجة هذه الآراء المتباينة في مصادر الضوء BESSY II وESRF و Swiss Light Source.
أثبتوا أنه يمكن وصف الملاحظات الطيفية للأشعة السينية بشكل كامل ومتسق من خلال التوزيع المستمر للمياه السائلة في نموذج رباعي الأسطح في الظروف المحيطة مع روابط الهيدروجين (H-1،74 ± 2.1 ٪) المكتسبة والمفقودة لكل جزيء. بالإضافة إلى ذلك، من خلال مخطط الطور الكامل للماء، فإن العلاقة التناسقية الواضحة مع المستوى الثاني تم تأسيسها وتوضيح أثر حركتها فائقة السرعة والمرتبطة بتفاعل مادة الأشعة السينية وتحديد كميتها.
هل يمكن لهذه الاستنتاجات الطيفية للأشعة السينية على المياه في الظروف المحيطة أن تحل الآن مسألة الجدل الشديد حول وجود نقطة حرجة ثانية فيما يسمى “no man’s land” في المياه فائقة البرودة؟
تستند هذه النقطة المفترضة من الناحية النظرية إلى امتداد المراحل الجليدية غير المتبلورة المنخفضة والعالية الكثافة إلى مراحل سائلة منخفضة وعالية الكثافة مزعومة على طول خط Widom حيث توجد النقطة الحرجة الثانية باعتبارها انحراف مستقر عن الاستقرار والاستجابة الديناميكية الحرارية للمياه فائقة التبريد حول أقل من 45 درجة مئوية في الضغط الجوي.
من المعروف في فيزياء التقلبات الحرجة أن فوق النقطة الحرجة، ينبغي للمرء أن ينظر إلى حالة المادة على أنها متجانسة. حيثُ يُسمح بالتقلبات الكبيرة والواسعة عندما يقترب المرء من حدود النقطة الحرجة؛ مدى قربه من مجال الطاقة وعلى أي نطاق زمني لاستشعار الاختلاف لم يتم الرد عليه بالكامل. لكن التوقعات من الملاحظات في فيزياء الحالة الصلبة أن عليك أن تكون قريبًا من إدراك تأثيرات المرحلة الثانية.
حتى لو كانت النقطة الحرجة الثانية المزعومة عند أقل من 45 درجة مئوية فإن الظروف المحيطة للمياه السائلة في حالة التوازن تكون بأي حال بعيدًا عن درجة الحرارة. وبالتالي، فإن نموذج التوزيع المستمر المتذبذب للمياه السائلة القريبة من رباعي الأسطح في الظروف المحيطة يكون مستقلًا عن النقطة الحرجة الثانية من الماء في المنطقة سواءً كانت البرودة الفائقة أم لا.