A Chicagói Egyetem tudósai kvantumszimulációkat készítettek a víz viselkedésének szimulálására szélsőséges körülmények között, a Föld köpenyében. A kutatók cikket a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban tették közzé. A tudományos munkát az EurekAlert! Sajtóközlemény foglalja össze.
Rendkívül magas hőmérsékleten és nyomáson a víz rendellenes tulajdonságokat mutat, különféle fázisokban egyidejűleg. Folyékony lehet, ha a közeg hőmérséklete tízszer magasabb, mint a forráspont, és kombinálhatja a folyadék és a szilárd anyag jeleit is.
A tudósok szuperszámítógéppel szimulálták a körülményeket, növelve annak a környezetnek a hőmérsékletét és nyomását, amelyben a vízmolekulák találhatóak, és olyan értékekre állnak, amelyek 40-szer és 100 ezer alkalommal magasabbak, mint a normál körülmények. Lehetetlen ilyen kísérletet lefolytatni egy laboratóriumban, mivel a víz kémiai reakcióba lép a berendezés anyagával. Az egyszerűség kedvéért a kutatók csak kevés H2O-molekulát vizsgáltak meg kvantumállapotuk extrém körülmények közötti vizsgálatával.
A kutatók bebizonyították, hogy 1000 kelvin (726 Celsius fok) hőmérsékleten és 11-20 gigapaszkal (GPa) nyomáson a víz folyadékfázisban van, és gyorsan eloszlik ionokká, amelyek azonnal rekombinálódnak. Ezt a folyamatot egy bimolekuláris mechanizmus alkalmazásával hajtják végre, amikor két molekula kinetikus energiája olyan magas, hogy összeomláskor bomlanak. A kapott rövid élettartamú ionok töltéshordozók szerepet játszanak, ami megmagyarázza, hogy a víz elektromos vezetőképessége ilyen szélsőséges környezetben 6-7 nagyságrenddel nagyobb, mint normál körülmények között. Ebben az esetben a folyadékot biztosító molekulák közötti hidrogénkötések legalább 20 gigapaszkál nyomáson megmaradnak.
