Su Hiç Öyle Değil Aslında

Su hakkında her şeyi bildiğini düşünüyorsun muhtemelen. Sonuçta her gün içiyor, duş alıyor ve yüzüyorsun onun içinde. Ama son 130 yıldır bilim insanları saçlarını yolup duruyorlar çünkü su, diğer tüm sıvıların uyması gereken kurallara uymayı reddediyor.

Bunun ne kadar garip olduğunu anlamak için biraz durup düşünelim.

Kimse Konuşmuyor Bu Tuhaf Yeteneği

Sıvıların özelliklerini listeler misin— yüzey gerilimi, yoğunluğu, ısıtmak için gereken enerji gibi işler. Çoğu sıvı? Öngörülebilir. Sıcaklık veya basıncı değiştir, onlar beklendiği gibi tepki verirler. Sıkıcı. Normal.

Su ama? Su normalliğe güler.

Su, diğer sıvıların izlemediği 66 farklı özellik gösterir. Bunu bir tuhaflık deme. Tamamen başka bir kişilik bu. Buz küplerinde batmak yerine yüzer (yoğunluğu suyunkinden az olduğu için, kimya açısından çıldırtıcı bir durum). Suyun kaynama noktası alışılmadık derecede yüksek. Isı kapasitesi çatı açıyor.

Su'nun gariplğinin tacı mı? Dört derece Santigrat'ta maksimum yoğunluğa ulaşır ve sonra... geri döner. Sanki bir nesne soğudukça daha hafif oluyormuş gibi. Bunu akşam yemeğinde anlatmaya çalış bakalım.

Gidip Gitmeyecek Gizemli Durum

Fizikçiler yıllardır bir teoriyle uğraşıyorlardı: ya su aynı anda iki farklı halde var olabilseydi?

Bu gizli hal— bilim insanları buna "sıvı-sıvı kritik nokta" diyor, LLCP diyenler de var— fiziğin en çok aranan hazinesi olmuş. Herkes bunun orada olduğundan şüpheleniyordu. Matematiksel modeller var olması gerektiğini söylüyordu. Ama şu sorun var: su inanılmaz hızlı donuyor. Alet kuracaksın, bu arada zaten buz olmuş su, süper soğuk sıvı kalmamış.

Hayalet fotoğraflamaya çalışmak gibi. Orada olabileceğini biliyorsun ama doğru ekipmanın, doğru anın, belki de şansın olması lazım.

Kimsenin Beklemediği Buluş

Burada karşımıza Anders Nilsson ve Stockholm ekibi çıkıyor. Elleri insanlığın en ileri araçlarından biriyle: X-ışını serbest elektron lazeri.

Normalde bir kamera ile hızlı gelen bir mermiyi fotoğraflamaya çalışmak ile yüksek hızlı sporcu kamerası kullarak saniyede binlerce kareyi yakalayan sistem arasındaki fark gibi düşün. Bu X-ışın patlamaları korkunç hızlı— su kristalleşmeden önce geçiş anında yakalamaya yetecek kadar hızlı.

Keşfettikleri çok önemliydi: su gerçekten iki farklı sıvı halinde bulunabiliyor. Biri diğerinden yoğun. Ve bu iki hali birleştirdikleri tam sıcaklığı buldular: yaklaşık eksi 63 derece Santigrat (210 kelvin istersen).

Bu artık teori değildi. Gerçekti. Ölçülebilir. Kanıtlanmış.

Bu Neden Önemli (Cidden Önemli)

İşin ilginç kısmı burada başlıyor.

Bu kritik nokta ağır koşullar altında meydana geliyor— atmosferik basıncının bin katı kadar— ama araştırıcılar bu etkinin dışarıya yayıldığını, suyun normal şartlarda da davranışını etkilediğini düşünüyor. Yani suyun kutuplarda gösterdiği aşırı kişilik tuhaflığı, kuantum alemdeki bu gizli faz geçişinden kaynaklanıyor olabilir.

İklim bilimcileri, jeologlar, kimyagerler ve biyologlar için bu devasa bir şey. Su dünyada yaşamın temeli ve davranışı hava desenlerinden biyolojik moleküllerin katlanmasına kadar her şeyi belirliyor. Su'nun neden bu kadar garip davrandığını sonunda anlarsak, farklı ortamlarda nasıl davranacağını tahmin etmeyi de açabiliriz.

Bir de endüstriyel uygulamalar ekle. Suyun gizli özelliklerini daha iyi anlamak, daha iyi soğutma sistemleri tasarlamaktan ilaç üretimine kadar binlerce alanda yardımcı olabilir.

Beklenmedik Çıkış

Bunu gerçekten güzel buluğum nokta: keşif, 130 yıl öncesinde aynı bilim insanı tarafından yapılan iki buluşa bağlı. Wilhelm Röntgen, X-ışınını keşfetti (Nobel Ödülü kazandı). Sonra su'nun diğer sıvılardan garip bir şekilde farklı olduğunu fark etti.

Modern araştırmacılar, Röntgen'in kendi keşfini— X-ışınlarını— kullanarak Röntgen'in çözemediği bilmeceyi sonunda çözdüler. Bunun şiir kadar güzel bir hikayesi var, sadece bilimde mümkün.

Sırada Neler Var

Keşif heyecan verici ama aynı zamanda çok başlangıç. Bilim insanları şimdi bu gizli faz geçişinin aslında ne anlama geldiğini bulmaya çalışıyor doğada. Donma davranışını etkilemiyor mu? İklim değişikliği için sonuçları neler? Biyolojik sistemleri moleküler düzeyde etkiliyor mu?

İşte asıl macera burada başlıyor.