Портал «Индустрия технологий» :: Вода как объект изучения квантовой физики 

Для данного опроса не указаны варианты ответов.

Вода как объект изучения квантовой физики 

14.05.2018

Вода как объект изучения квантовой физики 


Вода, которая стала предметом спектрометрического анализа, находилась внутри шестигранных "туннелей" – пустот шириной всего в пять атомов, образующихся внутри минерала под названием берилл. Чаще всего на слуху его драгоценные разновидности – изумруд и аквамарин. Внутри такого "туннеля" может поместиться всего одна молекула воды, которая в подобных "стесненных" условиях способна проявлять квантовые характеристики.


Туннельный эффект – понятие, пришедшее из квантовой физики. Оно описывает ситуацию, когда частица (в данном случае молекула) преодолевает некий "барьер", не имея достаточной для этого энергии, или же может находиться по две стороны от этого "барьера" одновременно.


Чаще всего этот эффект объясняют на примере мяча (или любого другого круглого предмета) и ямки с покатыми склонами. Бросив мяч в ямку, можно наблюдать, как он покатится вниз, достигнет дна и поднимется вверх по противоположному склону, если ему изначально придали достаточную силу при броске. Если мяч бросили слишком слабо или второй склон окажется выше первого, то мяч не сможет выкатиться из ямки на ровную поверхность. Но это правило действительно лишь для классической механики.


Квантовая физика и туннельный эффект описывают закон, согласно которому мяч (частица) может преодолеть второй склон (барьер), даже не имея достаточной для этого энергии, и может с легкостью оказаться или на второй стороне барьера, или вообще где-то посередине этого препятствия, или даже сразу с двух сторон одновременно. Как раз согласно этому эффекту квантовой физики и вели себя молекулы воды, "зажатые" в пустотах берилла.


"Это значит, что атомы водорода и кислорода, составляющие молекулу воды, начали делокализовываться, то есть стали присутствовать одновременно в шести положениях в пределах шестигранника соответственно своей молекулярной позиции, – объяснил главный автор открытия Александр Колесников. – Подобный эффект встречается лишь в квантовой механике и в обычных условиях никак не проявляется".


С помощью метода, известного как рассеяние нейтронов, физики обнаружили, что при этом молекула воды принимает новую форму, где для каждой частицы предусмотрено сразу шесть возможных позиций. К примеру, атом водорода и его шесть возможных направлений представляют собой центр молекулы, а от него сложными круговыми ответвлениями расходятся все предположительные позиции других элементов.


"Мы открыли принципиально новые свойства воды, связанные с тем, как она использует имеющуюся энергию, – добавил соавтор исследования Лоуренс Ановитц (Lawrence Anovitz). – К тому же это лишний повод задуматься: вдруг в каждом украшении с этими драгоценными камнями случайные молекулы воды тоже проявляют свои квантовые свойства?"


Причины подобного поведения обычных молекул до сих пор не ясны. Также в будущем еще предстоит определить механизмы, порождающие это явление.


Новые свойства воды могут найти применение в любых тесных пространствах — внутри клеточных мембран или в нанотрубках.



Источник: оригинал статьи

Это тоже может быть интересно

Технология передачи данных в квантовых компьютерных схемах 

Китай завершил 370-дневный эксперимент по имитации пребывания людей на Луне Студенты из Пекина закончили эксперимент по имитации жизни на Луне. Он длился 370 дней, таким образом был поставлен мировой рекорд по длительности.  Представители ВГУ встретились

Представители ВГУ встретились с делегацией из Китая 

Хакеры взломали программу слежки, которую использовала полиция США Хакеры взломали сервис компании Securus, благодаря которому полицейские отслеживали местоположение американцев в реальном времени. Хакеры научились похищать пароли через файлы Word  Samsun