Esimest korda ajaloos suutsid Šveitsi teadlased jagada vee kaheks erinevaks vedelikuks, mis koosnesid kahte tüüpi veemolekulidest. Selle protsessi metoodikat kajastatakse ajakirjas Nature Communications.
„Oleme näidanud, et reaktsioonid para-veega on 25% kiiremad kui orto-veega, mis on tingitud sellest, kuidas vesinikuaatomite tuuma spinn mõjutab kogu molekuli pöörlemist. See on väga oluline, sest ilma täieliku kontrolli ja arusaamiseta sellest, kuidas molekulid reageerivad reaktsioonide ajal, ei ole meil võimalik avastada nende kulgu reguleerivaid mehhanisme,”ütles Stefan Willitsch Baseli ülikoolist (Šveits).
Veemolekulide ruumiline struktuur ja mõned füüsikalised omadused sõltuvad vesinikuaatomite pöörlemisest. Kui mõlema aatomi spin on sama, nimetatakse sellist molekuli para-veeks, kui need on vastupidised - orto-veeks. Nende täpsed erinevused pole veel teada, kuid 2002. aastal näitasid Vene füüsikud, et orto-vesi kondenseerub halvemini kui para-vesi.
Kvantmehaanika seadused keelavad ühe veevormi otsese muundamise teiseks, mistõttu igas vedelas klaasis peavad samaaegselt olema eraldi nii para- kui ortojuhtide rühmad. Sellegipoolest näitasid esimesed katsed, et neid oli võimatu lahutada, kuna mõned veemolekulide vastastikused mõjud, mille olemus pole veel selge, põhjustavad mõnikord vesiniku aatomite pöörlemist.
Willich ja tema kolleegid lahendasid selle võimatuna näiva probleemi esimesena, jahutades vee absoluutse nulli lähedasele temperatuurile ning sundides para- ja orto-vesimolekule eralduma kaheks leeriks, mis omavahel kokku ei puutu.
See saavutati vee muutmisega omalaadseks auruks - äärmiselt haruldaseks veemolekulide ja argooni aatomite seguks, mis ei tahene ka ülimadalatel temperatuuridel. Olles valmistanud piisavas koguses seda segu, viisid teadlased selle läbi võimsa elektrostaatiliste väljade generaatori. See jagunes kaheks kitsaks molekulivooluks, millest üks koosnes ainult para-veest ja teine ainult orto-veest.
Voolud kukkusid teise gaasi pilve, mis koosnes kaltsiumi- ja diazeniliumiioonidest - habras kombinatsioon kahest lämmastikuaatomist ja ühest vesinikuaatomist. Diatseniilium muutus isegi ülimadalatel temperatuuridel aktiivselt veega reageerides, andes sellele liigset vesinikku, ühest esimesest tähtedevahelisest keemilisest ühendist, mille astronoomid kosmoses avastasid viimase 50 aasta jooksul.
Pommitades seda pilve ja voogusid ultraviolettkiirtega, suutsid teadlased jälgida, kuidas mõlemad veevormid interakteeruvad diazeniliumiga, ning paljastada para- ja orto-vee mitu huvitavat omadust. Näiteks selgus, et para-vesi siseneb N2H molekulidega palju kiiremini ja aktiivsemalt reaktsioonidesse, mis näitab olulisi erinevusi nende "käitumises" ja keemilistes vastasmõjudes.
Reklaamvideo:
Teadlaste loodetavasti aitavad edasised katsed "puhta" veeversiooniga paljastada ka muid erinevusi nende vahel ning mõista, miks para- ja orto-vee osakaal Maal erineb teiste tähesüsteemide jaoks arvutatud osadest. Kõik see võib omakorda osutuda kriitiliseks planeedi kujunemisloo ja elu tekkimise avaldamisel.
