واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار»     (HT-CSURE)

واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار» (HT-CSURE)

Hooshyar-Tavandar Common Subsidiary Unit for Research & Engineering
واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار»     (HT-CSURE)

واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار» (HT-CSURE)

Hooshyar-Tavandar Common Subsidiary Unit for Research & Engineering

Physicists Have Detected a Friction-Like Force in a Perfect Vacuum

ktsdesign/Shutterstock.com

Physicists Have Detected a Friction-Like Force in a Perfect Vacuum

Without breaking the fundamental laws of physics.

BEC CREW
27 FEB 2017
One of the most fundamental tenets of modern physics is that in a perfect vacuum - a place entirely devoid of matter - no friction can possibly exist, because empty space cannot exert a force on objects travelling through it.

But despite the conventional wisdom, physicists in the UK discovered that a decaying atom travelling through a complete vacuum would experience a friction-like force, and now they've figured out how this reinforces - rather than breaks - Einstein's theory of general relativity.

"We spent ages searching for the mistake in the calculation and spent even more time exploring other strange effects until we found this (rather simple) solution," one of the team, Matthias Sonnleitner from the University of Glasgow told Lisa Zyga at Phys.org.

Sonnleitner and his colleagues were performing calculations to predict the behaviour of a decaying atom moving through a perfect vacuum when they noticed something strange.

For years, physicists have known that a perfect vacuum cannot exert any forces on an atom, but it can still interact with it.

It's impossible for physicists to physically create a perfect void, because no amount of decontamination can guarantee that a stray atom hasn't crept in, but calculations have predicted that a theoretically perfect vacuum would actually be buzzing with its own strange energy, filled with 'virtual' particle-antiparticle pairs that pop in and out of existence.

This 'empty but not empty' description of a perfect vacuum stems from an aspect of quantum mechanics called Heisenberg's uncertainty principle, which states that countless virtual particles could theoretically be appearing and disappearing at random moments in the void.

These quantum shifts produce randomly fluctuating electric fields, and the Glasgow team's calculations describe how they could interact with an atom travelling through a vacuum, causing it to absorb energy and enter an excited state.

As the excited atom decays to a lower energy state, it emits a photon (or light particle) in a random direction.

When the team calculated what happens when a photon is emitted while the atom is moving in the opposite direction to the photon, they detected a friction-like force that appeared to result in a loss of velocity.

If true, this would violate the principle of relativity, because it implies that 'observers' of the behaviour would see the atom moving at different speeds depending on where they were in relation to the atom.

Sonnleitner told Tim Wogan at Physics World that the team spent "weeks questioning their sanity" before figuring out the answer, and it all came down to E = mc2.

They realised that as the moving atom decays to a lower energy state and emits a photon in a random direction, this causes it to lose a tiny amount of energy, which corresponds to a tiny amount of mass. 

This tiny amount of mass is known as the mass defect, and as Lisa Zyga reports for Phys.org, it's an amount so tiny, it has never been measured in this context before.

"This is the mass in Einstein's famous equation E = mc2, which describes the amount of energy required to break up the nucleus of an atom into its protons and neutrons," says Zyga.

"This energy, called the 'internal binding energy', is regularly accounted for in nuclear physics, which deals with larger binding energies, but is typically considered negligible in the context of atom optics (the field here), because of the much lower energies."

When the researchers plugged this mass defect value into their calculations, using E = mc2 to solve it, they found that by losing a tiny bit of mass as it decays, the atom actually loses momentum, not velocity.

If we look at the relationship between friction, velocity, and momentum, instead of seeing friction result from a change in momentum due to a loss of velocity, the scientists actually detected a loss of momentum due to a tiny change in its mass. Its velocity remains constant, as it should.

So instead of violating relativity by indicating friction in the vacuum, the phenomenon results in something that the principles of relativity actually predict - the decrease in mass causes the atom to lose a tiny amount of momentum, just as predicted by the conservation of energy and momentum in special relativity.

"[W]e have shown that, yes, a decaying atom sees a force resembling friction," the team concludes in their paper. "However, this force is a change in momentum due to a change in internal mass energy, and is not connected to decelerated motion."

The team says the next step will be to see if the phenomenon occurs when an atom absorbs - rather than emits - a photon.

And maybe someone will use it to help explain another study that hinted at friction in a perfect vacuum - in a 2011 study, physicists proposed that a vacuum could actually have friction if there are more of those 'virtual' particles pushing up against a spinning object than there are moving in the same direction.

The jury's still out on that, but one thing's for sure - strange things really do happen in the void.

The study has been published in Physical Review Letters.

پیشنهادی بر یک علم جدید: ریاضیات فیزیکی


ریاضیات و فیزیک دو شق از مهمترین شاخه های معرفت بشری هستند. شباهت ها و تفاوت های گوناگونی بین این دو حوزه قابل ذکر است.

از نگرگاه فلسفی مهمترین تفاوت همانا ذات این دو قسم از دانش است بنحویکه ریاضیات، تحلیلی و فیزیک، ترکیبی است. گزاره های ریاضیات احتمالا به عالم مُثُلِ افلاطون مربوطند اما گزاره های فیزیک به جهانِ عینی. در باب شباهت هم می توان از کمی بودن هر دو سخن به میان آورد. هدفی که من در این نوشتار دنبال خواهم کرد بحث تحویل این دو زمینه ی دانش به یکدیگر است.

می دانیم که می توان فیزیک را به ریاضیات تحویل کرد. کمتر پژوهشگری در تقدم ریاضیات بر فیزیک شک می کند. اگرچه رشته ای تحت عنوان فیزیک ریاضیاتی داریم اما حقیقتا نمی توان این زمینه را قدر مشترک این دو حوزه دانست زیرا من بر این باورم که در این حوزه از علم، نقش ریاضیات بیشتر از جنس یک ابزار است، نه چیزی بیشتر! البته در خودِ علم فیزیک نیز نقش ریاضیات “ابزاری” است اما خودِ علم فیزیک، ذاتی تجربی دارد در صورتیکه رشته ی فیزیکِ ریاضیاتی (Mathematical Physics) تا حد بیشتری انتزاعی است، همین.

من بر این باورم که قدر مشترک این دو حوزه علم جدیدی است که بیشتر می توان آن را از جنس ریاضیات دانست. یک مثال برای این قسم از علم، نظریه ی نسبیت عام است. من سابقا این شق جدید از علم را ریاضیات تجربی نامیده ام. حتی می توان از اسم ریاضیات فیزیکی نیز بهره جُست. در این نوع از علم، ما می توانیم به عالمی دست پیدا کنیم که تلفیق دو عالَم افلاطونی و عالم عینی است. کیفیت این جهان چیزی متفاوت اما در عین حال مشترک با هر دو این جهان هاست. طبیعتا گزاره های چنین علمی شق جدیدی از گزاره ها خواهند بود.

وقتی کریپکه می گوید که گزاره ی “H2O آب است.” گزاره ای را نشان می دهد که دادن حکمی من باب تحلیلی و یا ترکیبی بودن آن به این سادگی ها محقق نمی گردد. از یک طرف این گزاره یک گزاره ی همانگویانه و یا بعبارتی تحلیلی است. از طرف دیگر رسیدن به این حکم که H2O آب است، خود یک مسئله ی ترکیبی است. تفسیری که من روی این گزاره ارایه می دهم این است که موضوع گزاره یعنی H2O، خود یک گزاره ی ترکیبی است. این گزاره ی ترکیبی در عالَم شیمی ساخته شده و سپس در یک ساختار منطقی قرار گرفته است.

البته می توان شق دیگری از آن را نیز متصور بود که در آن یک گزاره ی تحلیلی چونان موضوع یک گزاره ی ترکیبی قرار بگیرد. مثلا بگوئیم: “اینکه مثلث ۳ ضلع دارد بیان یک واقعیت بیرونی است.” در این مورد دوم، یک گزاره ی تحلیلی (مثلث ۳ ضلع دارد) چونان موضوع یک گزاره ی ترکیبی قرار گرفته و “واقعیت داشتن” چونان محمولِ آن گزاره ی ترکیبی بر موضوع آن حمل شده است. شق دوم شاید جذابیت کمتری برای دانش منطق و فلسفه داشته باشد ولی شق اول (وارد کردن یک گزاره ی ترکیبی به مثابه موضوع در یک گزاره ی تحلیلی) حقیقتا جذاب تر است.

جذابیت این نمونه از آنجایی نشات می گیرد که مسایلی ترکیبی در ساختارهایی تحلیلی بیان می شوند و آنگاه مشمول حکم های تماما صحیح و یا تماما غلط (مطلقات) خواهند شد. من این دست گزاره ها را برای سهولت بیشتر در نامیدن، گزاره های ترلیلی (یعنی ترکیبی در تحلیلی) و با معادل انگلیسی synlytical نامگذاری می کنم. این گزاره های دوجنسیتی به زعم من رقم زننده ی جنس گزاره های این شق جدید از علم خواهند بود. گزاره های این چنینی با موضوعات ترکیبی و حاصله از فیزیک شروع شده و به روابطی تحلیلی و حاصله از ریاضیات منتهی خواهند شد. بنظر من تمامی گزاره های نسبیت عام از جنس گزاره های ترکیبی در تحلیلی (سینلیتیکال) هستند.

نیروی جاذبه که در بدو امر بشکل تجربی و ترکیبی کشف و صورتبندی شده است، حال در یک نظام نظری محض و تحلیلی یعنی هندسه ی ریمانی (هندسه های نااقلیدسی و تجربی) توصیف می شود و تمامی این توصیفات همانا این همانی های ریاضیاتی هستند. جادوی این مسئله در این جا نهفته است. ما قادر خواهیم بود تا با دقت ریاضیاتی در رابطه با مسائل غیرریاضیاتی صحبت کنیم. گفتگو پیرامون مسائل ترکیبی (مثلا نیروهای کیهان) به این ترتیب فرصت بیان شدن در یک چارچوب یقینی را پیدا کرده و این چیزی است که ما بسیار برای نظریه ی همه چیز بدآن نیاز خواهیم داشت.

در این علم جدید (ریاضیات تجربی) ما قادر خواهیم بود ریسمان یا رشته ی فیزیکی تشکیل دهنده ی واقعیت کیهان را بعنوان موضوع در یک رابطه ی ریاضیاتی محض تحلیل کنیم و صفات آن را مورد مطالعه قرار دهیم، مثلا بگوئیم که طول آن چند واحد یقینیِ ریاضیاتی است و یا اینکه از چند نقطه ی تجربی (ذره ی بنیادین) تشکیل شده و چند عدد از آن ها می توانند در جهان وجود داشته باشد و غیره… در این ساحت است که ما با یک جهان توامان از-پیشی و از-پسی مواجه می شویم.

این نظریه جایگاهی است که در آن کارکردهای ذهن بشر قادر خواهند بود  بر مسایل ترکیبی حکم کرده و فارغ از مشاهده دست به پیش بینی بزنند. در این وادی است که می توان ریاضیات را به فیزیک تبدیل کرد. روابط حقیقی ریاضیاتی در این مقطع از جنس واقعیت فیزیکی جهان شده و با جهان مرتبط می شوند. تکرار می کنم، گزاره های نسبیت عام از چه جنسی هستند؟! همانطور که در بالا ذکر کردم، من آن ها را گزاره هایی ترلیلی می نامم.

یکی از مهمترین چالش های پیش رو علم در حال حاضر عدم پیوستن نیروی جاذبه به چارچوب کوانتومی است که در آن توانسته ایم ۳ نیروی دیگر کیهان را با هم متحد کنیم. علت نهفته در پس این عدم یکپارچه سازی را من نوعی ایراد فلسفی برمی شمارم. همانطور که می دانید کوانتوم از گزاره های ترکیبی و تئوری جاذبه ی نسبیتی از گزاره های ترلیلی استفاده می کند و یکی نبودن ذات این گزاره ها، هرگونه اتحادی را ناممکن می سازد.

گزاره های کوانتوم نیز می بایست ترلیلی گردند زیرا این شق از گزاره ها به حقیقت جهان نزدیک ترند. اگرچه نظریه ی مکانیک کوانتومی پیشرفته ترین و در عین حال مهمترین دستاورد علمی تاریخ است اما به گمان من، روش نسبیت عام، روش غایی است: توضیح جهان فیزیکی بتوسط جملات ریاضیاتی (نه فورمول های فیزیکی) که در آن ریاضیات صرفا یک ابزار محاسبه گر نیست. من نظریه ی نسبیت عام را اولین شاخه این علم جدید می دانم.

نظریه ی نسبیت عام با آن هندسه ی ریمانی اش که قادر است با ابزاری صرفا ریاضیاتی دست به پیش بینی در جهان عینی بزند، یک ریاضیات فیزیکی (Physical Mathematics) است. این ریاضیات تجربی با آن گزاره های ویژه، شرایطی را محقق می کند که علاوه بر یکپارچه شدن کل نظریات، بتوانیم به نظریه ای غایی برای همه چیز (tUToE) نایل آییم.

نظریه ی رشته ها (ریسمان) بعنوان ستون فقرات نظریه ی M، اگر ریاضیات تجربی دی دادی را اقتباس کند، قادر خواهد بود تا این وحدت بزرگ را در خلال کالبد خود تحقق بخشد. این علم جدید فضایی است که در آن تمامی نظریات تشکیل دهنده ی نظریه ی واحد به یک زبان (ترلیلی) صحبت کرده و قادر خواهند بود تا گفتمانی رویت پذیر را تحقق بخشند.

رایانش کوانتومی در کمتر از ده سال دیگر جهان را تسخیر خواهد کرد؟

رایانش کوانتومی در یک قدمی
رایانش کوانتومی در کمتر از ده سال دیگر جهان را تسخیر خواهد کرد
لحظه سرنوشت‌ساز مهمی در دنیای محاسبات کوانتومی به وقوع پیوست. گروهی از دانشمندان گوگل با استفاده از کامپیوتر کوانتومی این شرکت موفق شدند، مولکول هیدروژن را با موفقیت شبیه‌سازی کنند. رایان رابوش یکی از دانشمندان گوگل در این ارتباط گفته است: «این دستاورد نشان می‌دهد که ما به درجه‌ای از توانمندی در رایانش کوانتومی دست یافته‌ایم که حتا قادر به شبیه‌سازی سامانه‌های شیمیایی بزرگ‌تر و پیچیده‌تری هستیم.» بر همین اساس سایت فوربس مقاله جالبی را درباره آینده رایانش کوانتومی منتشر کرده است.

این دستاورد حیرت‌انگیز موتور جستجو به ما اعلام می‌دارد که ما اکنون می‌توانیم انقلابی در زمینه طراحی سلول‌های خورشیدی، کاتالیزورهای صنعتی، باتری‌ها، دستگاه‌های الکترونیکی منعطف، داروها، مواد و... به وجود آوریم. با پیشرفتی که این مدل ابررایانه‌ها در سال‌های اخیر تجربه کرده‌اند، بدون شک سرمایه‌گذاری و تحقیقات در این حوزه از دنیای فناوری با شتاب بیشتری دنبال خواهد شد. بر همین اساس گوگل، علی‌بابا، بایدو، آمازون و دیگر غول‌های فناوری و همچنین دولت‌ها در رقابت شدیدی با یکدیگر قرار دارند تا این فناوری را به بهترین شکل ممکن طراحی کرده و از آن استفاده کنند. به تازگی کمیسیون اروپا بودجه‌ای نزدیک به یک میلیارد یورو برای این فناوری اختصاص داده است. بودجه‌ای که در زمینه تحقیق، توسعه و سرمایه‌گذاری در فناوری‌های کوانتومی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. علاوه بر فعالیت‌هایی که به آن‌ها اشاره شد، شرکت گوگل ماه گذشته میلادی اعلام داشت که برای محافظت از مرورگر کروم خود از فناوری امنیتی مبتنی بر رایانش کوانتومی استفاده خواهد کرد. سرگی بلوسوف، مدیرعامل و بنیان‌گذار شرکت امنیت داده‌های آکرونیس در این ارتباط گفته است: «این فناوری خاصی است که روند طراحی و توسعه آن به سرعت در حال انجام است. همین موضوع باعث می‌شود که ما به سختی بتوانیم تاثیر فناوری کوانتومی در بخش صنعت را که همواره با خلاقیت و ابتکار عامل انسانی رابطه مستقیمی دارد و از رشد بسیار سریعی برخوردار است، پیش‌بینی‌ کنیم.» بلوسوف که همچنین ریاست بخش اجرایی شرکت پاراللز را عهده‌‌دار است در بخش دیگری از صبحت‌های خود گفته است: «در مقطع فعلی رایانش کوانتومی و به ویژه اندازه شناسی کوانتومی (quantum metrology) و امنیت کوانتومی جزء آن گروه از موضوعاتی هستند که وابستگی کاملی به دنیای علم دارند و بر همین اساس توسعه و پیشرفت آن‌ها می‌تواند گاها سریع یا برعکس کند به پیش برود. اگر این فناوری بتواند توسعه پیدا کند، تغییرات بسیار بزرگی به واسطه آن رخ خواهد داد. به همین دلیل است که شرکت‌هایی همچون گوگل، علی‌بابا و آمازون جزء آن گروه از سرمایه‌گذارانی هستند که در این حوزه از علم پیشتاز هستند.»

 کامپیوترهای کوانتومی بر مبنای مهار اتم‌ها یا پدیده مکانیک کوانتوم که بر مبنای ذرات قرار دارد عمل می‌کنند. کامپیوترهای دسکتاپ امروزی بر مبنای دنیای دودویی صفرها و یک‌ها به ماشین‌ها اعلام می‌دارند چگونه باید کارهای خود را انجام دهند. در حالی که در دنیای کامپیوترهای کوانتومی این قوانین مکانیک کوانتوم هستند که در قالب کیوبیت‌ها قادر به شبیه‌سازی حالت‌های صفر، یک یا هر دو حالت هستند.

برای سال‌های متمادی نگرشی که بر دنیای فناوری حاکم بود بر مبنای این دیدگاه قرار داشت که به کارگیری گسترده این فناوری چندین دهه به طول خواهد انجامید. با این‌حال، تعدادی از کارشناسان صنعت در پیش‌بینی‌های خود تجدیدنظر کرده‌اند. بلوسوف در این ارتباط گفته است: «من به شخصه از هفت سال پیش این حوزه از علم را به دقت مورد بررسی قرار دادم. در آن زمان فکر می‌کردم، برای آن‌که بتوانیم یک محصول کاربردی را بر مبنای رایانش کوانتومی طراحی کنیم راه طولانی در پیش خواهیم داشت. در آن زمان پیش‌بینی کرده بودم که این فناوری حداقل به 20 تا 40 سال زمان نیاز خواهد داشت تا به شکل کاربردی در دسترس ما قرار گیرد. اما از دو سال پیش و با توجه به پیشرفت‌هایی که در حوزه فناوری به دست آمده است، با قاطعیت نمی‌توان پیش‌بینی‌هایی را در خصوص این فناوری بیان کرد. در نتیجه این احتمال وجود دارد که ظرف پنج تا ده سال آینده تغییرات عظیمی را شاهد باشیم. به عقیده شخصی من این روند در کمتر از ده سال به شکوفایی خواهد رسید

بلوسوف درباره این‌که شرکت‌ها در چه زیرشاخه‌هایی از این فناوری سرمایه‌گذاری بیشتری انجام خواهند داد گفته است: «به نظر من اندازه‌شناسی کوانتومی، رمزنگاری همراه با قابلیت‌های این فناوری در حوزه مدل‌سازی نسل جدیدی از مواد بخش‌های هیجان‌برانگیزی هستند که شرکت‌ها و دولت‌ها سرمایه‌گذاری‌های سنگینی روی آن‌ها انجام خواهند داد. در اندازه شناسی کوانتومی انتظار می‌رود، دستگاه‌هایی با حس‌گرهای بسیار دقیقی در حوزه الکترونیک، مغناطیس، میدان‌های گرانشی، دما و زمان بر مبنای این فناوری ساخته شوند. این جهان از سیگنال‌ها و تغییرات مختلفی ساخته شده است که اندازه‌شناسی کوانتومی قادر است به دقیق‌ترین شکل ممکن آن‌ها را اندازه‌گیری کند. در حوزه امنیت، رایانش کوانتومی حریم خصوصی واقعی را برای مردم به ارمغان خواهد آورد. در دنیای کنونی مردم واقعا اطلاع ندارند که سال‌ها است حریم خصوصی آن‌ها از میان رفته است و این ارتباطات کوانتومی هستند که یکبار دیگر امنیت را برای آن‌ها به ارمغان خواهد آورد.»

مشاهده طیف نور ضد ماده برای اولین بار

مشاهده طیف نور ضد ماده برای اولین بار

فیزیکدانان سازمان پژوهش‌ های هسته ‌ای اروپا (سرن) گزارش دادند که برای اولین بار موفق به اندازه گیری نور ساطع شده از یک اتم ضد ماده شده

به گزارش گروه علمی ایرنا از پایگاه اینترنتی ساینس الرت، این موضوع نشان می دهد که پادهیدروژن (antihydrogen) دقیقا تصویر عکس (تصویر آیینه ای ) هیدروژن معمولی است.
این نتیجه که نهایتا آنچه را که مدت ها توسط قوانین فیزیک پیش بینی شده است، تایید می کند مسیر جدیدی را برای آزمایش نظریه خاص نسبیت انیشتن باز می کند و می تواند به محققان در پاسخگویی به یکی از بزرگترین اسرار فیزیک مدرن که چرا در جهان ماده معمولی بسیار بیشتر از ضد ماده وجود دارد، کمک کند.
آلن کوستلکی فیزیکدان نظری از دانشگاه ایندیانا که در این مطالعه شرکت نداشت، گفت: این کشف نشان دهنده یک نقطه تاریخی در تلاش های چند دهه ای برای ایجاد ضد ماده و مقایسه ویژگی های آن با ماده است.
بر اساس قوانین فیزیک پیش بینی می شود که برای هر ذره ماده معمولی یک پادذره (antiparticle) وجود دارد. بنابراین برای هر الکترون که به صورت منفی شارژ شده است یک پوزیترون بار مثبت وجود دارد.
این بدان معناست که برای هر اتم هیدروژن معمولی، یک اتم پاد هیدروژن وجود دارد و تنها از آنجا که یک اتم هیدروژن از پیوند یک الکترون با یک پروتون ساخته می شود، یک اتم پاد هیدروژن نیز از پیوند یک پاد الکترون (یا پوزیترون) با یک پادپروتون ساخته می شود.
اگر یک پاد ذره موفق به کشف یک ذره معمولی شود، آنها یکدیگر را حذف کرده و انرژی را به صورت نور آزاد می سازند.
این تحقیق در مجله Nature منتشر شده است.

حالت دوم آب مایع کشف شد

 فیزیکدانان هنگام بررسی خواص فیزیکی آب دریافتند زمانی که آب بین 40 ‌‌تا 60 درجه سانتیگراد گرم می شود، به دمای همگذری (crossover temperature) رسیده و به نظر می رسد که بین دو حالت مختلف مایع تغییر وضعیت می دهد.

به گزارش ایرنا از پایگاه اینترنتی ساینس الرت، آب یکی از اساسی ترین ترکیبات روی زمین است و حدود 60 درصد از وزن بدن انسان را تشکیل می دهد اما اکنون مشخص شده که عجیب تر از چیزی است که تاکنون تصور می کردیم. 

محققان حین بررسی خواص فیزیکی آب متوجه شدند، زمانی که آب بین 40 تا 60 درجه سانتیگراد گرم می شود، به یک 'دمای همگذری' رسیده و به نظر می رسد که بین دو حالت مختلف مایع تغییر وضعیت می دهد. 

آب به عنوان یک ترکیب شیمیایی، برای حیات روی زمین ضروری است و تصور حالت دیگری برای آب به غیر از سه حالت اساسی جامد، مایع و گاز بسیار دشوار است. (تحت شرایط بسیار نادری، آب می تواند به حالت دیگری شبیه پلاسما تبدیل شود)؛ اما از بسیاری جهات آب برخلاف سایر مواد روی زمین عمل می کند. 

به استثنای جیوه، آب نسبت به تمامی مایعات بیشترین کشش سطحی را دارد و همچنین یکی از تنها مواد شناخته شده ای است که حالت جامد آن می تواند بر روی حالت مایع شناور شود و تقریبا برخلاف تمام مواد شناخته شده دیگر، حجم آب زمانی که یخ می زند افزایش می یابد. 

آب همچنین نقطه جوش نامتعارفی دارد. درحالیکه نقطه جوش سایر هیدریدها مانند 'تلورید هیدروژن' و 'سولفید هیدروژن' با کاهش اندازه مولکول آنها کاهش می یابد، H2O برای چنین وزن مولکولی پایینی، نقطه جوش بسیار بالایی دارد. 

اکنون فیزیکدانان نشان داده اند که آب مایع در دمایی بین 40 تا 60 درجه سلسیوس (104 و 140 درجه فارنهایت) می تواند تغییر حالت دهد و بسته به حالتی که می گیرد یک سری خواص جدید نشان دهد. 

در این مطالعه یک گروه بین المللی از محققان به ریاست لورا مسترو از دانشگاه آکسفورد در انگلیس، شماری از ویژگی های خاص آب را بررسی کردند. 

محققان ویژگی هایی مانند رسانش گرمایی، ضریب شکست، کشش سطحی و ثابت دی الکتریک (چگونگی نفوذ میدان الکتریکی در یک ماده) و چگونگی واکنش آنها نسبت به نوسانات در درجه حرارت های میان صفر تا 100 درجه سلسیوس را بررسی کردند. 

محققان دریافتند زمانی که آب به دمای 40 درجه سلسیوس می رسد، ویژگی های آن شروع به تغییر می کنند و این تغییرات تا زمانیکه آب به دمای 60 درجه سلسیوس برسد، در تمام خواص آب ادامه دارد. 

همچنین محققان متوجه شدند هر ویژگی، یک دمای همگذری متفاوت دارد و تصور می کنند علت این موضوع تغییر آب مایع به یک فاز متفاوت باشد. 

محققان برخی از این دماهای همگذری، از جمله دمای حدود 64 درجه سلسیوس برای رسانش گرمایی، 50 درجه سلسیوس برای ضریب شکست، حدود 53 درجه سلسیوس برای رسانایی و 57 درجه سلسیوس برای کشش سطحی را در فهرستی طبقه بندی کردند و به عنوان نتیجه گیری اعلام کردند که در طیف صفر تا 100 درجه سلسیوس، آب مایع در بسیاری از ویژگی های آن دارای یک دمای همگذری نزدیک به 50 درجه سلسیوس است. 

هنوز دلیل این امر واضح نیست، ولی آنچه مسلم است این است که آب می تواند در دماهای مشخصی، بین دوحالت کاملا متفاوت مایع اصطلاحا سوییچ کند و دلیل خواص غیر متعارف آب نیز همین واقعیت است. پیوند مولکولی آب هیدروژنی است و از پیوند هیدروژن - اکسیژن اتم های آن بسیار ضعیف تر است؛ بنابراین پیوند هیدروژنی بین مولکول ها به راحتی شکسته شده و تغییر می کنند. 

نتایج این تحقیق در نشریه بین المللی Nanotechnology منتشر شده است.
منبع: ایرنا