पानी अजीब है। एक नए प्रकार की बर्फ हमें यह समझने में मदद कर सकती है कि क्यों

जनता से रिश्ता वेबडेस्क। बर्फ के टुकड़े पानी में तैरते हैं क्योंकि वे तरल से कम घने होते हैं। लेकिन एक नए प्रकार की बर्फ का घनत्व आपके पानी के गिलास में लगभग बराबर होता है, शोधकर्ताओं ने फरवरी 3 विज्ञान में रिपोर्ट दी है। यदि आप इस बर्फ को बिना तुरंत पिघले अपने प्याले में डाल सकते हैं, तो यह न तो तैरती है और न ही डूबती है।

नई बर्फ एक विशेष प्रकार की बर्फ है जिसे अनाकार बर्फ कहा जाता है। इसका मतलब है कि इसके भीतर पानी के अणु सामान्य, क्रिस्टलीय बर्फ की तरह साफ-सुथरे पैटर्न में व्यवस्थित नहीं होते हैं। अन्य प्रकार की अनाकार बर्फ पहले से ही ज्ञात हैं, लेकिन मानक परिस्थितियों में उनका घनत्व पानी के घनत्व से कम या अधिक होता है। कुछ वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि यह नव निर्मित अनाकार बर्फ पानी के चारों ओर घूमने वाले वैज्ञानिक रहस्यों को सुलझाने में मदद कर सकती है।

नई बर्फ बनाने के लिए वैज्ञानिकों ने आश्चर्यजनक रूप से सरल तकनीक का इस्तेमाल किया। बॉल मिलिंग कहा जाता है, इसमें बर्फ और स्टेनलेस स्टील गेंदों के एक कंटेनर को हिलाना शामिल होता है, जिसे 77 केल्विन (लगभग -200 डिग्री सेल्सियस) तक ठंडा किया जाता है। शोधकर्ता जिज्ञासा से प्रेरित थे; उन्हें उम्मीद नहीं थी कि तकनीक एक नई अनाकार बर्फ का उत्पादन करेगी। यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन के भौतिक रसायनज्ञ क्रिस्टोफ़ साल्ज़मैन कहते हैं, "यह एक तरह का शुक्रवार-दोपहर का विचार था, बस इसे जाने दें और देखें कि क्या होता है।"

ठंढे सामान से एक्स-रे कैसे बिखरे इसका एक विश्लेषण ने सुझाव दिया कि उन्होंने एक अनाकार बर्फ बनाया है। और बॉल मिलिंग के प्रभावों की नकल करने वाले कंप्यूटर सिमुलेशन से पता चला है कि गेंदों द्वारा लगाए गए बलों के जवाब में, यादृच्छिक दिशाओं में बर्फ की परतों को एक दूसरे से फिसलने से अव्यवस्थित संरचना का उत्पादन किया जा सकता है।

स्टॉकहोम विश्वविद्यालय के रासायनिक भौतिक विज्ञानी एंडर्स निल्सन कहते हैं, "आपको एक वैज्ञानिक के रूप में अप्रत्याशित के लिए खुला होना होगा, जो शोध में शामिल नहीं था।" बॉल मिलिंग तकनीक, वे कहते हैं, "करने के लिए काफी नवीन थी।"

वाम: साधारण बर्फ का एक संरचनात्मक आरेख। दाएं: एक कंप्यूटर सिमुलेशन का परिणाम जिसमें स्टील की गेंदों के साथ बर्फ को हिलाने का परिणाम दिखाया गया है, जिसमें एक अराजक गड़बड़ी दिखाई दे रही है

कंप्यूटर सिमुलेशन से पता चला कि कैसे सामान्य, क्रिस्टलीय बर्फ (बाएं) की संरचना एक अव्यवस्थित ठोस में बदल सकती है जब बर्फ को कम तापमान पर स्टेनलेस स्टील की गेंदों के साथ हिलाया जाता है। जैसा कि अनुकरण में बर्फ की परतों को बेतरतीब ढंग से स्थानांतरित किया गया था, पानी के अणुओं (लाल और भूरे रंग) को एक अक्रिस्टलीय बर्फ (दाएं) नामक गड़बड़ी वाले स्क्रम में पुनर्व्यवस्थित किया गया था।

चूंकि सामग्री सामान्य बर्फ को कुचल कर बनाई गई थी, तरल पानी से इसका संबंध अज्ञात है। यह स्पष्ट नहीं है कि तरल पानी को ठंडा करके इसे सीधे उत्पादित किया जा सकता है या नहीं। सभी अनाकार बर्फ अपनी तरल अवस्था के साथ इस संबंध को साझा नहीं करते हैं।

यदि नई बर्फ में तरल से यह संबंध है, तो बर्फ वैज्ञानिकों को पानी की विचित्रताओं को बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकती है। पानी पेचीदा है क्योंकि यह तरल पदार्थों के मानदंडों की धज्जियां उड़ाता है। उदाहरण के लिए, जबकि अधिकांश तरल पदार्थ ठंडा होने पर सघन हो जाते हैं, पानी 4 डिग्री सेल्सियस के करीब पहुंचने पर सघन हो जाता है, लेकिन आगे ठंडा होने पर कम घना हो जाता है।

कई वैज्ञानिकों को संदेह है कि पानी की अजीबता सुपरकूल्ड तरल (एसएन: 9/28/20) के रूप में इसके व्यवहार से जुड़ी है। शुद्ध जल हिमांक से काफी नीचे के तापमान पर द्रव बना रह सकता है। ऐसी परिस्थितियों में, तरल पानी को दो अलग-अलग चरणों में मौजूद माना जाता है, एक उच्च घनत्व वाला तरल और एक कम घनत्व वाला, और यह दोहरी प्रकृति अधिक विशिष्ट परिस्थितियों में पानी के व्यवहार की व्याख्या कर सकती है (एसएन: 11/19/20)। लेकिन उस विचार के बारे में बहुत कुछ अनिश्चित है।

यदि नई बर्फ पानी की एक कांच की अवस्था है, तो वैज्ञानिकों को यह पता लगाने की आवश्यकता होगी कि यह उस दोहरी-तरल तस्वीर में कैसे फिट बैठता है। और इससे वैज्ञानिकों को यह पता लगाने में मदद मिल सकती है कि वास्तव में कठिन-से-अध्ययन सुपरकूल स्थितियों में क्या चल रहा है।

लेकिन कुछ शोधकर्ताओं को संदेह है कि नई सामग्री का तरल पानी के अजीब भौतिकी से कोई संबंध है। ऑस्ट्रिया में इंसब्रुक विश्वविद्यालय के भौतिक रसायनज्ञ थॉमस लोर्टिंग सोचते हैं कि बर्फ पानी के तरल रूप के बजाय "बहुत छोटे, विकृत बर्फ के क्रिस्टल से निकटता से संबंधित है"।

अभी भी, पहले के कंप्यूटर सिमुलेशन ने सुझाव दिया है कि पानी तरल पानी के करीब घनत्व की एक सीमा का चश्मा बना सकता है, न्यू यॉर्क के सिटी विश्वविद्यालय के ब्रुकलिन कॉलेज के कम्प्यूटेशनल भौतिक विज्ञानी निकोलस गियोवंबतिस्ता कहते हैं। Giovambattista कहते हैं, जो नए शोध में शामिल नहीं थे, उन सिमुलेशन ने बॉल मिलिंग बर्फ के कंप्यूटर सिमुलेशन में देखी गई संरचनाओं के समान संरचनाएं बनाईं। "यह नए प्रश्नों के लिए द्वार खोलता है। यह नया है, तो यह क्या है?"