(Aaron Burdern / Unsplash)

Šanse snježne kugle: Prehlađena voda mogla bi se koristiti za traženje tamne tvari

Nakon neobičnog nadahnuća u obliku lutke s youtube-om i Disneyeva filma 'Smrznuti', istraživači su otkrili skriveno svojstvo prehlađene vode koja može pomoći u traganju za tamnom materijom

Nakon gledanja videozapisa na YouTubeu kako ljudi pregrijavaju vodu u boci, a zatim aktiviraju da se smrzne udarajući, nešto o ovom konceptu učvrstilo se za Matthewa M. Szydagisa - docenta za fiziku na Sveučilištu u Albanyju, Državnom sveučilištu u New Yorku - posebno kad ga je ponovno vidio tijekom Disneyjevog filma "Smrznuto."

Tijekom 2019. američkog fizičkog društva, sastanka u travnju, održanog u Denveru - Szydagis opisuje kako ga je to nadahnulo da istraži može li subatomska čestica poput tamne tvari pokrenuti zamrzavanje pregrijane vode.

Kaže: "Čitav moj rad motiviran je potragom za tamnom materijom, oblik materije za koju smo sigurni da je vani jer možemo promatrati njene neizravne gravitacijske učinke.

"On čini značajan djelić svemira, ali mi tek moramo otkriti izravne, uvjerljive i nedvosmislene dokaze o tome u laboratoriju."

Ako je voda malo nečistoća, poput čestica prašine - i stavljena u dovoljno glatku posudu, ona se može ohladiti ispod 0C bez smrzavanja.

Szydagis objašnjava: „To se naziva„ prehlađenjem “i slično je načinu na koji se voda može lako pregrijati u mikrovalnoj pećnici, u biti zagrijava iznad točke ključanja, a da zapravo ne zagrije. To je jednostavno obrnuto.

"Voda se u svakom od ovih slučajeva završava u stanju poznatom kao" metastabilnost ", a ni nestabilno niti stabilno."

Poremećaj može u ovom slučaju potaknuti fazni prijelaz, smrzavanje i kristalizaciju. On dodaje: "Ovo nije uobičajeno smrzavanje, a umjesto čistog leda stvara bijeli snijeg.

"Ohladili smo tekuću vodu na hladnu kao -20 ° C u našem laboratoriju, a da se ona nije smrznula. To nije isto što i depresija na mjestu smrzavanja, kao kada solite pločnik, jer je voda bila čista i namjerno nije kontaminirana nečistoćama. "

Skupina je pokazala da određeni oblici čestica koje udaraju u vodu mogu mikroskopski (subatomski) uzrokovati da se smrzne ako je prvo prehlađena. Szydagis nastavlja: "Neke čestice poput neutrona mogu se čak i više puta raspršiti u vodi.

"To smo uspjeli pokazati ne samo komercijalno dostupnim izvorima čestica, već i pločicom s radioaktivnom crvenom bojom" Fiestaware "s narančastom bojom na bazi urana iz 1950-ih."

Napravili su novi detektor na temelju prehlađene vode, nazvanog „komora za snježne kuglice“, jer se dobro podudara s komorama „mjehurića“ i „oblaka“, što su tehnologije od početka do sredine 20. stoljeća koje koriste ključanje i kondenzaciju.

Prehlađena voda zasigurno nije nova; proučavali su je desetljećima kemičari i fizičari kondenzirane tvari, i to do -40 C. Postoje čak i publikacije o tome stare više od 100 godina. Ali Szydagis je otkrio nešto novo.

„Uspjeli smo otkriti novo svojstvo prehlađene vode.

„Na naše veliko iznenađenje, otkrili smo da neke čestice (neutroni), ali ne i druge (gama zrake) pokreću zamrzavanje. Budući da je ovo osnovno istraživanje koje se nikada prije nije radilo, nije bilo garancije da će uspjeti. Bio je to "pokušajmo i vidimo" pristup - znanstvena metoda u svom najosnovnijem obliku. Ne samo da imamo novi detektor osnovnih čestica, već potencijalno i tamnu tvar jer se smatra da neutroni to oponašaju. "

Szydagis i njegov tim predviđaju brojne druge potencijalne implikacije na njihovo otkriće, uključujući otkrivanje nuklearnog oružja u teretima za sigurnost domovine, razumijevanje formiranja oblaka i pružanje tragova kako pojedine vrste sisavaca prezimuju, nekako hlađenjem njihove krvi.

Izvorno istraživanje: https://arxiv.org/pdf/1807.09253.pdf.

Također objavljeno u Scisco Media