నీటి ఘన స్థితి కనిపించేంత సులభం కాకుండా చాలా క్లిష్టంగా ఉంది
ఫ్రీజర్ ట్రేలో లేదా శీతాకాల సరస్సుపై మంచు సుపరిచితంగా కనిపించొచ్చు, కానీ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు దాన్ని ప్రకృతిలోని అత్యంత ఆశ్చర్యకరమైన పదార్థాల్లో ఒకటిగా increasingly పరిగణిస్తున్నారు. కొత్త Quanta Magazine నివేదిక ప్రకారం, గత ఒక్క సంవత్సరంలోనే శాస్త్రవేత్తలు మంచు యొక్క మూడు కొత్త రకాలను గుర్తించారు, వాటిలో ఇప్పటివరకు చూసిన అత్యంత సంక్లిష్టమైన మంచు దశల్లో రెండూ ఉన్నాయి. ఈ కనుగొళ్లలు ఇప్పటికే 20 కంటే ఎక్కువ తెలిసిన క్రిస్టలైన్ మంచు దశలతో కూడిన విస్తరిస్తున్న జాబితాకు మరింత చేరుస్తున్నాయి.
కథ కేవలం మంచు అనేక రకాలుగా ఉండడమే కాదు. వివిధ పరిస్థితుల్లో నీరు అసాధారణమైన శ్రేణి గల ఘన నిర్మాణాలను స్వయంగా ఏర్పరచుకోగలదన్నదే అసలు విషయం. కంప్యూటర్ సిమ్యులేషన్లు మంచు సాధ్యమైన రూపాల్లో పది వేలల సంఖ్యలో ఉండవచ్చని ఇప్పుడు పరిశోధకులు చెబుతున్నారు. అందులో అన్నీ ప్రయోగశాలలో లేదా ప్రకృతిలో కనుగొనబడతాయని కాదు. కానీ ఇది పాత అంచనాలు అనుమతించిన దానికంటే శాస్త్రవేత్తలు ఎంతో సమృద్ధమైన phase spaceతో పని చేస్తున్నారని సూచిస్తుంది.
మంచు ఎందుకు భౌతిక శాస్త్రవేత్తలను పదేపదే ఆశ్చర్యపరుస్తుంది
దీనికి కారణం నీటి ఆకృతిశాస్త్రం. Quanta ప్రకారం, ప్రతి నీటి అణువులో రెండు హైడ్రోజన్ అణువులకు బంధించిన ఒక ఆక్సిజన్ అణువు ఉంటుంది, అలాగే రెండు జతల స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు అణువు యొక్క ప్రభావశీల ఆకారాన్ని విద్యుత్చుంబక బలాలచే దూరంగా నిలిచిన నాలుగు చేతుల్లాంటి రూపంగా విస్తరింపజేస్తాయి. ఆ నిర్మాణం నీటికి పునరావృత క్రిస్టలైన్ ఏర్పాట్లలో ఎలా అమరాలో అసాధారణమైన సౌలభ్యాన్ని ఇస్తుంది.
సాధారణ మంచులో, ఆ అణువులు విస్తృతమైన షడ్భుజాకార నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. ఆ ఓపెన్ అమరిక వల్ల సాధారణ మంచు ద్రవ నీటికంటే తక్కువ సాంద్రత కలిగిఉంటుంది; అందుకే మంచు తేలుతుంది, సరస్సులు పై నుంచి కిందికి గడ్డకట్టుతాయి. కానీ పీడనంలో నీరు చాలా భిన్నమైన నమూనాల్లో కుదించబడుతుంది. ఉష్ణోగ్రతను మార్చినా, పీడనాన్ని మార్చినా, లేదా ఆ పరిస్థితులను వర్తింపజేసే వేగాన్ని మార్చినా, అణువులు కొత్త క్రిస్టలైన్ స్థితుల్లో స్థిరపడగలవు.
Lawrence Livermore National Laboratoryకు చెందిన Marius Millot Quantaకి, నీటిని కుదించే విధానంలో తక్కువ తేడాలు కూడా పూర్తిగా అనూహ్యమైన ప్రవర్తనను బయటపెట్టగలవని చెప్పారు. ఆ వ్యాఖ్య రంగం ఎందుకు వేగంగా ముందుకు సాగిందో వివరిస్తుంది. పరిశోధకులు ప్రయోగ పద్ధతులను మెరుగుపరచి, పాత అంచనాలను పక్కన పెడుతుండగా, తయారు చేయడం లేదా గుర్తించడం కష్టమైన నిర్మాణాలను వెలికితీస్తున్నారు.
