Normal şartlarda maddenin dört farklı hal aldığı görülür. Bunları katı, sıvı, gaz ve plazma oluşturur. Maddenin ekstrem durumlarda başka hallerinin de olduğu görülse de bu Dünya'da çok nadir gerçekleşir. Su; koşullara bağlı olarak buz, sıvı ya da buhar olarak üç farklı yapılarda bulunur. Ancak bilim insanları, gezegenlerin derinliklerindeki koşulları yeniden yaratmak için elmasları ve X ışınlarını kullanarak maddenin “süperiyonik buz” halini elde etti.
Bilim insanları süperiyonik buzun, Neptün ve Uranüs’ün derinliklerindeki gibi aşırı sıcaklık ve basınçla oluştuğunu düşünüyor. Daha önce yapılan çalışmalarda da bu maddenin kısa bir süreliğine elde edilmesi başarılmıştı. Ancak Nature Physics dergisinde yayınlanan yeni bir çalışmaya göre, Chicago Üniversitesi’nden bilim insanları süperiyonik buzu güvenilir bir şekilde oluşturmayı ve uzun süreli incelemeyi başardı.
“Süperiyonik buzu elde etmek sürpriz oldu”
Chicago Üniversitesi araştırmacısı Vitali Prakapenka, birkaç güçlü araç sayesinde, maddenin yeni bir evresini oluşturan bu süperiyonik buzun özelliklerini doğru bir şekilde haritalayabilmeyi başardıklarını ifade etti. Araştırmacı Prakapenka basın toplantısında, “Kimse bu aşamanın başarılı olacağını düşünmüyordu, bu bir sürpriz oldu.” dedi.
Prakapenka ve arkadaşları çalışmalarını, Argonne Ulusal Laboratuvarı’nda ışık hızın yakın bir hızla X ışınları üreten bir hızlandırıcı Advanced Photon Source ile sürdürüyor. Çalışmada yoğun basıncı taklit etmek için elektronlar, iki elmas (dünyadaki en sert madde) arasına sıkıştırıldı. Daha sonra maddeyi ısıtmak için elmaslara lazerle ışın gönderildi, bu hızlandırıcı 20 gigapaskallık çok güçlü bir basınç yarattı. Basıncın azaltılmasıyla tamamen yeni bir yapı olan “süperiyonik buz" ortaya çıktı.
Araştırmacı Prakapenka “Bir küpün köşelerinde, oksijen atomlarının hidrojenle birbirine bağlı olduğu bir kafes hayal edin. Bu süperiyonik buz dönüştüğünde, kafes genişler ve oksijen atomlarının konumu sabit kalırken hidrojen atomlarının hareket etmesine izin verilir. Süperiyonik buz, okyanusta yüzen hidrojen atomlarını tutan bir katı oksijen kafesi gibi hareket eder.” dedi. Süperiyonik buzun kimyasal ve fiziksel özelliklerinin tamamının henüz keşfedilmediğinin altını çizen Prakapenka, “Bu madde temelde yeni bir malzeme gibi davranıyor ama düşündüğümüzden farklı olabilir” dedi.
