पाण्याची घन अवस्था दिसते त्यापेक्षा खूपच कमी साधी ठरत आहे
फ्रीझरच्या ट्रेमध्ये किंवा हिवाळ्यातील सरोवरावर बर्फ ओळखीचा वाटू शकतो, पण भौतिकशास्त्रज्ञ त्याकडे निसर्गातील सर्वात आश्चर्यकारक पदार्थांपैकी एक म्हणून वाढत्या प्रमाणात पाहत आहेत. Quanta Magazine च्या एका नव्या अहवालानुसार, शास्त्रज्ञांनी फक्त गेल्या एका वर्षात बर्फाचे तीन नवे प्रकार ओळखले आहेत, ज्यात आतापर्यंत पाहिलेल्या सर्वात गुंतागुंतीच्या बर्फ अवस्थांपैकी दोन समाविष्ट आहेत. या शोधांमुळे आधीच वाढत असलेल्या नोंदींत भर पडते, ज्यात स्फटिकी बर्फाच्या 20 पेक्षा अधिक ज्ञात अवस्था समाविष्ट आहेत.
कथा केवळ इतकी नाही की बर्फाचे अनेक प्रकार आहेत. महत्त्वाचे म्हणजे, पाणी वेगवेगळ्या परिस्थितींमध्ये स्वतःला असाधारण विस्तृत घन संरचनांमध्ये संघटित करू शकते. संगणकीय सिम्युलेशनने बर्फाच्या संभाव्य रूपांची दहा हजारांहून अधिक मोजणी केली आहे, असे संशोधक आता म्हणतात. याचा अर्थ ते सर्व प्रयोगशाळेत किंवा निसर्गात सापडतीलच असे नाही. पण यावरून हे सूचित होते की शास्त्रज्ञ जुनी गृहीतके मान्य करत होते त्यापेक्षा खूपच समृद्ध phase space मध्ये काम करत आहेत.
बर्फ भौतिकशास्त्रज्ञांना सतत का चकित करते
याचे कारण पाण्याची भूमिती आहे. Quanta नुसार, प्रत्येक पाण्याच्या रेणूमध्ये दोन हायड्रोजन अणूंना जोडलेला एक ऑक्सिजन अणू असतो, आणि मुक्त इलेक्ट्रॉन्सच्या दोन जोड्या रेणूच्या परिणामकारक आकाराला विद्युतचुंबकीय बलांनी वेगळे ठेवलेल्या चार भुजांसारख्या रूपात विस्तारतात. ती रचना पाण्याला पुनरावृत्ती होणाऱ्या स्फटिकी मांडणीत कसे संघटित व्हायचे याबाबत विलक्षण लवचिकता देते.
सामान्य बर्फात हे रेणू प्रशस्त षट्कोनी संरचना तयार करतात. ही खुली मांडणी सामान्य बर्फाला द्रव पाण्यापेक्षा कमी घन बनवते, म्हणून बर्फ तरंगतो आणि तलाव वरून खालच्या दिशेने गोठतात. पण दाबाखाली पाणी खूप वेगळ्या पद्धतीने संकुचित होऊ शकते. तापमान बदला, दाब बदला, किंवा त्या परिस्थिती लागू होण्याचा वेग बदला, आणि रेणू नव्या स्फटिकी अवस्थांमध्ये स्थिरावू शकतात.
Lawrence Livermore National Laboratory चे Marius Millot यांनी Quanta ला सांगितले की पाणी संकुचित करण्याच्या पद्धतीतले सूक्ष्म बदलही पूर्णपणे अनपेक्षित वर्तन उघड करू शकतात. ही टिप्पणी क्षेत्राने इतक्या वेगाने का प्रगती केली आहे, हे स्पष्ट करते. संशोधक प्रायोगिक तंत्रे सुधारत आहेत आणि जुन्या गृहितकांपलीकडे जात आहेत, त्यामुळे पूर्वी तयार करणे किंवा ओळखणे कठीण असलेल्या संरचना उघड होत आहेत.
