Для моделирования американские ученые из Национального университета штата Теннесси использовали технологию, при которой происходит рассеивание нейтронов. Полученные данные позволили открыть новое состояние воды, в котором молекулы ведут себя не так, как в газообразном, жидком или твердом состоянии. Исследователи назвали такое состояние туннельным. В него молекула воды переходит при нахождении в каналах кристаллов берилла. Диаметр одного такого канала соответствует пяти ангстремам, который, в свою очередь, равен десятой части от одной миллиардной метра. Такой же диаметр имеют некоторые атомы и молекулы различных веществ.
В своих исследованиях ученые использовали новейшую разработку в области нанотехнологий – так называемый источник нейтронов «Spallation Neutron Source». В результате этих опытов исследователи получат возможность понять процессы, которые происходят с участием воды в каменных породах и мембранах, работающих на молекулярном уровне. Также полученные данные будут крайне полезны для других областей науки.
По словам одного из участников проекта россиянина Александра Колесникова, молекулы воды, которые находятся в туннельном состоянии, могут просачиваться через любую преграду, что полностью нарушает все законы физики. Также он заявил, что атомы воды на этом этапе пребывают во всех известных положениях в молекуле, что сейчас можно увидеть только в теории квантовой механики и совершенно невозможно в природе.
На первом этапе ученые определили туннельное состояние только атомов водорода и даже не могли представить, что молекула воды может принять такое же состояние. Но использование в последующих опытах рассеивателя нейтронов помогло исследователям увидеть, что молекулы воды способны принимать уникальную шестигранную форму.
Также моделирование огромного количества ситуаций, при которых молекула может перейти в туннельное состояние, показало, что для этого недостаточно всего лишь поместить ее в ограниченное пространство. Стимулом для перехода являются колебания определенной частоты, которыми в природе обладает только берилл.
