무거운 물->가벼운 물 찰나 포착

제목 : -70도 얼지않는 물 만들어 ‘무거운 물→가벼운 물’ 찰나 포착

출처 : 중앙일보

링크 : https://news.v.daum.net/v/20201122162014025

요약 : 영하 20도에 달하는 한파에도 강의 표면만 얼고 강물이 모두 얼지는 않는다. 또한 액체보다 고체의 밀도가 높은 일반적인 특성과 달리 물은 얼면서 부피가 커진다. 이는 물이 다른 액체와 구분되는 변칙적인 특성을 가졌기 때문인데 학계에서는 이를 두고 물이 무거운 물과 가벼운 물로 나뉜다고 보고 있다.

포스텍 화학과 김경환 교수팀과 스톡홀름대 앤더스 닐슨 교수팀은 영하 70도에서도 얼지 않은 무거운 물을 만들어 가벼운 물로 바뀌는 과정을 관측하는데 성공했다. 물의 성질에 대한 다양한 가설 중 액체-액체 임계점 가설은 극도로 냉각된 조건 아래에서는 물이 무거운 물과 가벼운 물로 나뉘어지며 두 물사이에 상태가 변화한다는 가설이다.이 가설을 증명하기 위해서는 영하 43도 이하의 얼지 않은 물을 만들어야 하지만, 현실적으로 불가능한 일로 여겨졌다. 이에 연구팀은 영하 70도에서도 얼지 않은 상태의 물을 만드는 실험에 도전했다. 영하 160도에서 대기압의 3천배 정도의 압력을 가하면서 밀도가 높은 얼음을 만들었다. 그런 다음 이 얼음에 강력한 레이저로 쏘아 순간적으로 가열해 영하 70도의 무거운 물을 만들어냈다. 이는 찰나의 순간에만 존재하는 물이다. 그 결과 물은 다시 얼음이 되기 전까지 순간적으로 무거운 물에서 가벼운 물로 바뀌었다. 관측에는 포항 4세대 방사광가속기에서 나오는 x선이 쓰였다. 연구팀은 펨토초 단위로 x선을 쏘아 압력이 내려가면서 무거운 물이 가벼운 물로 바뀌는 과정을 관측했다. 이 연구 결과는 물이 원래 무거운 물과 가벼운 물, 두 가지의 액체상으로 이루어져 있다는 가설을 뒷받침하는 직접적인 증거다.

한 줄 요약 : 포스텍 김경환 교수팀과 스톡홀름대 앤더스 닐슨 교수팀은 4세대 방사광가속기를 이용해 무거운 물이 가벼운 물로 바뀌는 과정을 관측했다.

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