(Аарон Бурдэрн / Нясплаш)

Шанцы снежнага мяча: для афарбоўкі цёмнай матэрыі можна выкарыстоўваць пераахалоджаную ваду

Пасля незвычайнага натхнення ў выглядзе свавольстваў на ютубе і фільма Дыснея "Замарожаны" даследчыкі выявілі схаванае ўласцівасць пераахалоджанай вады, якое можа дапамагчы ў пошуку цёмнай матэрыі

Пасля прагляду відэа на YouTube людзей, якія пераахалоджваюць ваду ў бутэльцы, а потым прымушаюць яе замярзаць, стукнуўшы, нешта пра гэтую канцэпцыю застыла для Мэцью М. Шыдагіса - дацэнта кафедры фізікі ва Універсітэце Олбані, Універсітэце штата Нью-Ёрк - асабліва калі ён зноў убачыў яго ў фільме Дыснея "Замарожаны".

Падчас Амерыканскага фізічнага таварыства ў 2019 годзе ў красавіку, які адбыўся ў Дэнверы, Шыдагіс распавядае, як гэта натхніла яго на тое, ці можа субатамная часціца, падобная на цёмную матэрыю, справакаваць замерзанне пераахалоджанай вады.

Ён кажа: "Уся мая праца матывуецца пошукам цёмнай матэрыі. Мы ведаем, што такая форма матэрыяла там, таму што мы можам назіраць яе ўскосныя гравітацыйныя эфекты.

"Ён складае значную долю сусвету, але нам трэба яшчэ выявіць прамыя, пераканаўчыя і адназначныя доказы гэтага ў лабараторыі".

Калі ў вадзе мала прымешак, напрыклад, цвёрдых часціц пылу, - і змяшчаецца ў досыць гладкую ёмістасць, яе можна астудзіць ніжэй 0С без замярзання.

Шыдагіс тлумачыць: "Гэта называецца" пераахаладжэнне "і падобна на тое, як ваду можна лёгка перагрэць у мікрахвалевай печы, па сутнасці нагрэўшы яе вышэй тэмпературы кіпення, фактычна не закіпаючы. Гэта проста адваротнае.

"Вада ў любым з гэтых выпадкаў аказваецца ў стане, вядомым як" метастабільнасць ", альбо нестабільным, альбо вельмі ўстойлівым".

Парушэнне ў гэтым выпадку можа справакаваць фазавы пераход, замарожванне і крышталізацыю. Ён дадае: "Гэта не звычайная прамярзанне, а замест чыстага лёду ўтварае белы снег.

"Мы астудзілі вадкую ваду да такой самай халоднай, як -20 C, у нашай лабараторыі, не замярзаючы. Гэта не тое ж самае, як дэпрэсія пры замярзанні, як, калі вы соліце тратуар, бо вада была мэтанакіраванай і не была забруджана прымешкамі.

Група прадэманстравала, што некаторыя формы часціц, якія трапілі ў ваду, могуць мікраскапічна (субатам) прымусіць яе замярзаць, калі яна пераахаладзілася ў першую чаргу. Шыдагіс працягвае: "Некаторыя часціцы, такія як нейтроны, могуць нават некалькі разоў рассейвацца ў вадзе.

"Мы змаглі паказаць гэта не толькі ў наяўных у продажы крыніцах часціц, але і з" радыеактыўна-чырвонай "пласцінкай Fiestaware з аранжавай фарбай на аснове ўрану 1950-х гадоў."

Яны стварылі новы дэтэктар на аснове пераахалоджанай вады, які атрымаў назву "снежная камера", таму што яна добра адпавядае камеры "бурбалкі" і "хмары", якія з'яўляюцца тэхналогіямі з пачатку-сярэдзіны 20-га стагоддзя, якія выкарыстоўваюць кіпячэнне і кандэнсацыю.

Пераахалоджаная вада, безумоўна, не новая; яго вывучалі на працягу многіх дзесяцігоддзяў хімікі і фізікі згушчаных рэчываў аж да -40 С. Існуюць нават публікацыі пра яго больш за 100 гадоў. Але Шыдагіс выявіў нешта новае.

"Нам удалося выявіць новую ўласцівасць пераахалоджанай вады.

“Да нашага вялікага здзіўлення, мы выявілі, што некаторыя часціцы (нейтроны), а не іншыя (гама-прамяні) выклікаюць замярзанне. Паколькі гэта асноўныя даследаванні, якія ніколі раней не рабіліся, гарантыі не атрымалася. Гэта быў падыход "давайце паспрабуем і паглядзім" - навуковы метад у самай асноўнай форме. У нас ёсць не толькі новы дэтэктар асноўных часціц, але і патэнцыйна цёмнай матэрыі, таму што нейтроны, як мяркуюць, імітуюць яго ".

Шыдагіс і яго каманда прадугледжваюць мноства іншых патэнцыяльных наступстваў для іх адкрыцця, у тым ліку выяўленне ядзернай зброі ў грузах для забеспячэння бяспекі радзімы, разуменне адукацыі воблака, а таксама падказкі таго, як некаторыя віды млекакормячых зімуюць, нейкім чынам пераахалоджваючы іх кроў.

Арыгінальнае даследаванне: https://arxiv.org/pdf/1807.09253.pdf.

Апублікавана таксама ў Scisco Media