Воду превратили в квазикристалл

Вода может при определенных условиях превращаться в квазикристалл - одну из форм организации структуры твердых тел с икосаэдрической симметрией. Такой вывод сделан в статье ученых, опубликованной в журнале The Journal of Chemical Physics. Коротко работа описана в пресс-релизе Королевского химического общества.

Квазикристаллы обладают запрещенными для обычных кристаллов осями симметрии, в частности, седьмого, восьмого, десятого, двенадцатого и других порядков. До сих пор некоторые специалисты предполагали, что вода может существовать в форме квазикристалла за счет водородных связей, однако на практике это доказано не было.

Авторы новой работы также не проводили лабораторных экспериментов. При помощи компьютерного моделирования исследователи рассчитали, что вода может переходить в состояние квазикристалла при давлении в 5 тысяч атмосфер. Чтобы получить из воды квазикристалл, ее нужно поместить между двух твердых пластин так, чтобы расстояние между пластинами было не больше 8,5 ангстрема (один ангстрем - это 10^-10 метра).

Совсем недавно Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) предложил изменить существующее определение водородной связи - связи, которая образуется, в частности, между молекулами воды и во многом определяет уникальные свойства этого вещества. Новые данные указывает, что эта связь может иметь частично ковалентную природу. Окончательное решение будет принято после марта 2011 года.

Физики впервые поймали в ловушку атомы антивещества

Физикам впервые удалось в течение относительно длительного времени удерживать атомы антивещества в специальной ловушке. Статья исследователей опубликована в журнале Nature, а коротко о работе пишет портал ScienceNOW.

Антиматерия - это "двойник" обычной материи с той разницей, что все частицы антивещества имеют противоположный знак заряда. При взаимодействии частиц вещества и антивещества происходит их взаимное уничтожение. В окружающей нас Вселенной практически нет антиматерии, и этот факт не согласуется с существующими гипотезами, которые описывают фундаментальные физические взаимодействия - Большой взрыв должен был породить равное количество материи и антиматерии. Подробнее об антивеществе можно прочитать здесь.

Некоторые античастицы ученые наблюдают относительно часто - например, позитроны (положительно заряженные электроны), присутствующие в космическом излучении. Однако долгое время физикам не удавалось "собрать" из субатомных античастиц атомы антиматерии. Впервые это было сделано в 2002 году сотрудникам CERN (Европейский центр ядерных исследований), которые из антипротона и позитрона получили атомы антиводорода. Изучая эти антиатомы, физики рассчитывают прояснить вопрос о недостатке антивещества во Вселенной, но до сих пор ученым не удавалось удерживать антиводород от аннигиляции с "обычной" материей достаточное для изучения время.

Многие элементарные частицы можно удерживать при помощи специальных ловушек, генерирующих электрическое и/или магнитное поля. Атомы антиводорода незаряжены, поэтому их нельзя удерживать в электрическом поле. Авторы новой работы, участвующие в эксперименте ALPHA по изучению антиматерии, использовали комбинацию из двух ловушек - так называемых ловушек Пеннинга и ловушек Иоффе-Питчарда. В итоге антиводород удалось удерживать в течение десятых долей секунды.

Чтобы получить атомы антиводорода, ученые охлаждали облако, содержащее около 30 тысяч антипротонов, до температуры 200 кельвинов (минус 73,15 градуса Цельсия), и облако из 2 миллионов позитронов до температуры 40 кельвинов (минус 233,15 градуса Цельсия). Физики охлаждали антивещество в ловушке Пеннинга, встроенной внутрь ловушки Иоффе-Питчарда. В общей сложности было поймано 38 атомов.

Используя новую технологию, ученые смогут, в частности, получить спектр атомов антиводорода. Согласно принципу CPT-симметрии, постулируемому в рамках общей теории относительности, спектры атомов вещества и антивещества должны быть идентичными. Если этот факт будет опровергнут, то ученым придется пересмотреть свои представления об устройстве мира.