Моделирование подтвердило сосуществование двух жидких фаз в переохлажденной воде
Для этого воду охладили до −31 градуса Цельсия под давлением около 3000 атмосфер
Спомощью компьютерного моделирования физики подтвердили сосуществование двух жидких фаз разной плотности в сильно охлажденной воде. Для того чтобы свойства воды были максимально похожи на экспериментальные, ученые совместили в симуляциях квантовый подход и машинное обучение. Разработанный алгоритм можно применять для поиска и исследования других веществ, в которых одновременно существуют две жидкие фазы, пишут исследователи в Physical Review Letters.
Переохлажденная вода — жидкая вода, существующая при температуре ниже точки плавления, — предположительно имеет две жидкие фазы разной плотности, которые могут существовать одновременно. Это свойство подтверждают компьютерные симуляции, которые используют эмпирический подход, когда расстояния между атомами и положения их зарядов фиксированы. Однако такие методы не всегда достоверно предсказывают свойства жидкостей. В лаборатории переохлажденную воду создают путем быстрого охлаждения капель, но в эксперименте трудно точно определить температуру и давление, при которых сосуществуют две жидкие фазы, из-за его быстротечности. Если ученым удастся подтвердить разделение на две жидкие фазы, они потенциально смогут объяснить такие свойства, как увеличение изотермической сжимаемости и теплоемкости воды при охлаждении при атмосферном давлении.