நீரின் உறைநிலை அதன் தோற்றத்தைவிட மிகக் குறைவாக எளிமையானதாக இருப்பது தெரிய வருகிறது
ஃப்ரீசர் தட்டு அல்லது குளிர்கால ஏரியில் பனி பரிச்சயமானதாகத் தோன்றலாம், ஆனால் இயற்பியலாளர்கள் அதை இயற்கையின் மிகவும் ஆச்சரியமான பொருட்களில் ஒன்றாக increasingly பார்க்கிறார்கள். Quanta Magazine வெளியிட்ட புதிய அறிக்கையின்படி, கடந்த ஒரு ஆண்டிலேயே விஞ்ஞானிகள் பனியின் மூன்று புதிய வகைகளை அடையாளம் கண்டுள்ளனர்; இதில் இதுவரை காணப்பட்ட மிகச் சிக்கலான பனி நிலைகளில் இரண்டு அடங்கும். இந்த கண்டுபிடிப்புகள் ஏற்கனவே அறியப்பட்ட 20-க்கும் அதிகமான கிரிஸ்டலின் பனி நிலைகளுடன் சேர்ந்து, வளர்ந்து வரும் பட்டியலை மேலும் விரிவாக்குகின்றன.
இங்கே கதையென்பது வெறும் பல வகை பனி இருக்கிறது என்பதல்ல. வெவ்வேறு சூழ்நிலைகளில் நீர் தன்னைத் தானே அமைத்து, அசாதாரணமான பரந்த அளவிலான உறைநிலை அமைப்புகளை உருவாக்க முடியும் என்பதே முக்கியம். கணினி சிமுலேஷன்கள் பனியின் சாத்தியமான வடிவங்களில் பத்தாயிரக்கணக்கானவற்றை முன்கணித்துள்ளன என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது கூறுகின்றனர். அதனால் அவை அனைத்தும் ஆய்வகத்திலோ இயற்கையிலோ கண்டுபிடிக்கப்படும் என்பதில்லை. ஆனால் பழைய கருதுகோள்கள் அனுமதித்ததைவிட விஞ்ஞானிகள் மிகச் செழுமையான phase space-இல் பணியாற்றி வந்துள்ளனர் என்பதை இது சுட்டிக்காட்டுகிறது.
பனி ஏன் இயற்பியலாளர்களை தொடர்ந்து ஆச்சரியப்படுத்துகிறது
இதற்குக் காரணம் நீரின் வடிவவியல். Quanta விளக்குவதன்படி, ஒவ்வொரு நீர் மூலக்கூறிலும் ஒரு ஆக்சிஜன் அணு இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்களுடன் பிணைந்திருக்கிறது; மேலும் இரண்டு ஜோடி சுதந்திர எலக்ட்ரான்கள், மின்னகக் காந்த விசைகளால் பிரிக்கப்பட்ட நான்கு கைப்பிடிகள் போன்ற வடிவமாக அதன் பயனுள்ள அமைப்பை விரிவாக்குகின்றன. அந்த அமைப்பு நீருக்கு மீண்டும் மீண்டும் உருவாகும் கிரிஸ்டலின் ஒழுங்குகளில் அமைந்துகொள்ளும் அபூர்வ நெகிழ்வுத்தன்மையை வழங்குகிறது.
சாதாரண பனியில், அந்த மூலக்கூறுகள் பரந்த அறுபக்க (hexagonal) அமைப்பை உருவாக்குகின்றன. அந்த திறந்த அமைப்பு சாதாரண பனியை திரவ நீரைவிட குறைந்த அடர்த்தியுடையதாக ஆக்குகிறது; அதனால் பனி மிதக்கிறது, ஏரிகள் மேலிருந்து கீழாக உறைகின்றன. ஆனால் அழுத்தத்தின் கீழ் நீர் முற்றிலும் வேறுபட்ட வடிவங்களில் சுருங்கக்கூடும். வெப்பநிலையை மாற்றினால், அழுத்தத்தை மாற்றினால், அல்லது அந்த நிலைகள் செயல்படும் வேகத்தை மாற்றினால், மூலக்கூறுகள் புதிய கிரிஸ்டலின் நிலைகளில் அமையலாம்.
லாரன்ஸ் லிவர்மோர் தேசிய ஆய்வகத்தின் மாரியஸ் மில்லோ Quanta-க்கு, நீரைச் சுருக்கும் முறையில் மிகச் சிறிய மாற்றங்கள்கூட முழுமையாக எதிர்பாராத நடத்தை வெளிப்படுத்த முடியும் என்று கூறினார். அந்தக் கருத்து இந்த துறை ஏன் வேகமாக முன்னேறியது என்பதை விளக்குகிறது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் பரிசோதனை முறைகளை மேம்படுத்தி, பழைய கருதுகோள்களை விட்டு விலகும் போது, முன்பு உருவாக்கவோ கண்டறியவோ கடினமாக இருந்த அமைப்புகளை அவர்கள் வெளிக்கொணர்ந்து வருகின்றனர்.
