Si fa presto a dire acqua: può essere solida, gassosa, liquida, o... liquida. Un nuovo stato della materia scoperto da due ricercatori del MIT
di: Franco Severo
focus.it
Siamo fatti al 70% da acqua, la cerchiamo in tutto l'universo, eppure su questo elemento indispensabile alla vita sappiamo ancora molto poco. Ma uno studio recentemente pubblicato chiarisce alcuni misteri sul comportamento dell'acqua e sulle sue caratteristiche fisiche.
Perché quando ghiaccia, a differenza di quasi tutti gli altri elementi, aumenta di volume anziché contrarsi? La domanda è molto meno teorica di quanto potrebbe sembrare: la fisica dell'acqua infatti condiziona l'ingegneria, la medicina, l'architettura, l'aeronautica e molte altre scienze e attività umane.
Che stato!
Tutte le sostanze note in natura sono soggette a cambiamenti di stato: solido, liquido, gassoso. Ogni transizione modifica radicalmente e in tempi molto brevi alcune proprietà fondamentali della materia come i tipi di legame tra le molecole che la compongono.
Una ventina di anni fa alcuni scienziati spiegarono il curioso comportamento dell'acqua ghiacciata ipotizzando l'esistenza di due diversi stati liquidi di questo elemento, diversi tra loro per la disposizione spaziale delle molecole e quindi per densità della materia. Questa teoria è molto difficile da provare sperimentalmente perché il passaggio di stato liquido-liquido avviene a temperature bassissime e pressioni altissime, condizioni che solitamente non permettono all'acqua di mantenersi fluida.
Ci sono riusciti Yang Zhang e Sow-Hsin Chen, due ricercatori del MIT, utilizzando un piccolo trucco: hanno confinato l'acqua in sottilissimi tubi di silicio, talmente stretti da non permettere all'acqua di ghiacciare nemmeno a temperature di molto inferiori allo 0°C.
Hanno poi modificato le condizioni di pressione e temperatura dell'esperimento e hanno misurato la densità dell'acqua in diversi momenti grazie a un fascio di neutroni. Gli scienziati hanno potuto così provare una differenza di densità tra i due diversi stati liquidi.
Come questo sia possibile non è ancora chiaro: l'acqua confinata nei nanotubi di silicio si comporta molto diversamente dall'acqua libera: per saperne di più occorrerebbero osservazioni dirette in ambienti nano, attualmente non possibili.
Non c'è trucco non c'è inganno: il singolare fenomeno che vedete in questo video è assolutamente scientifico.
L'acqua pura contenuta nella bottiglia, dopo una notte nel congelatore a temperature di gran lunga inferiori allo zero, è ancora allo stato liquido. Si tratta di un fenomeno noto come "acqua sopraffusa": la tensione superficiale delle singole gocce e la totale assenza di sali minerali e impurità, hanno impedito all'acqua di ghiacciare.
Questo stato dell'acqua è molto instabile: basta una vibrazione per squilibrare il sistema e far congelare quasi istantaneamente il contenuto della bottiglia.
Un evento simile, noto come "gelicidio", è facilmente osservabile in natura durante l'inverno quando, a temperature inferiori allo zero, l'acqua cade dal cielo allo stato liquido e solidifica istantaneamente a contatto con il suolo, con i rami degli alberi, con i cavi elettrici.
Protagonista del video è Yang Zhang, ricercatore del MIT ed esperto di fisica dell'acqua.