Gyvybė egzistuoja dėl kvantinių vandens efektų

(Puslapis 1 iš 2)


technologijos.lt

2011-10-31 10:58

Vanduo yra vienas keisčiausių planetos skysčių ir būtent daugelis šių keistenybių palaiko gyvybę. Pavyzdžiui, jo tankis skystame būvyje yra didesnis, nei kietame, o tai nulemia labai įdomias pasekmes – pavyzdžiui, ledas laikosi vandens paviršiuje ir taip leidžia žuvims išgyventi po užšalusiomis upėmis ir ežerais. Kitaip, nei daugelis skysčių, jam sušildyti reikia daug šilumos ir tai leidžia žinduoliams reguliuoti kūno temperatūrą.

Bet kompiuteriniai modeliai rodo, kad kvantinė mechanika vos neišplėšė šių gyvybę teikiančių savybių iš vandens. Daugelis jų kyla dėl silpnų vandenilinių jungčių, laikančių H₂0 molekules tinklinėje struktūroje. Pavyzdžiui, būtent vandeniliniai ryšiai, nulemdami mažesnį tankį, išlaiko ledo molekulių atviresnę struktūrą, nei skysto vandens. Be vandenilinių jungčių skysto vandens molekulės judėtų laisviau ir užimtų daugiau vietos, nei kieto būvio vanduo.

Tuo tarpu modeliai, vertinantys ir kvantinius efektus, rodo, jog tokių vandenilinių jungčių ilgis kinta dėl Heizenbergo neapibrėžtumo principo, kuris skelbia, kad jokia molekulė negali turėti griežtai apibrėžtos vietos kitų molekulių atžvilgiu. Paprastai ši sąlyga destabilizuoja molekulių tinklą ir panaikintų daugelį vandens ypatybių. „Taigi, kvantiniai efektai viską sėkmingai sugriauna“, - sako Filipas Salmonas (Philip Salmon) iš Bato universiteto JK.

Tačiau tik ne vandens atveju. Kyla labai įdomus klausimas - kaip, nepaisant šių destabilizuojančių kvantinių efektų, vandenyje išlieka vandenilinių jungčių tinklai? Ilgą laiką atsakymo į šį klausimas nebuvo.

2009-aisiais teoretikas Tomasas Marklandas (Thomas Markland), dabar dirbantis Stenfordo universitete Kalifornijoje, kartu su kolegomis pasiūlė galimą paaiškinimą, kodėl nesuyra trapi vandens struktūra. Jie apskaičiavo, kad neapibrėžtumo principas turėtų veikti ir jungčių ilgius kiekvienoje vandens molekulėje ir iškėlė idėja, kad tai vyksta tokiu būdu, kad trauka tarp vandens molekulių stiprėja ir išlaiko vandenilinių jungčių tinklą. „Vandenyje veikia du kvantiniai efektai, kurie vienas kitą panaikina“, - paprastais žodžiai idėją aiškina Marklandas.

Nors teorija skambėjo logiškai, tačiau buvo neįmanoma jos patikrinti praktiškai – iki šiol nebuvo galimybių matuoti vandens molekulių jungčių ilgių variacijų.

Dabar Salmon’o komandai pavyko tai padaryti. Jie panaudojo sunkųjį vandenį, kuriame du vandenilio atomai pakeičiami deuteriu. Šis vandenilio izotopo branduolyje be protono dar yra ir neutronas. Dėl papildomos naštos jį mažiau veikia kvantinis neapibrėžtumas. „Tai panašu į situaciją, kuomet kvantinę mechaniką pusiau išjungtume“, - sako tyrime nedalyvavęs Krisas Benmoras (Chris Benmore) iš Argono Nacionalinės laboratorijos Ilinojuje.

Straipsnio puslapiai:

technologijos.lt

Close

Į Lietuvą suplūs technologijų lyderiai: atsiskleidė ir lietuvių žinios

 Naujausias tyrimas parodė, kad lietuviai yra girdėję apie „blockchain“ ir kriptovaliutų technologijas, tačiau vis dar jomis nepasinaudoja. Ekspertai teigia, kad šiomis temomis trūksta diskusijų. Tad jau ketvirtus metus ...

Telefonų istorija: 7 telefonai, kurie paliko didžiausią pėdsaką

1983 m. metais pasirodė pirmas mobilusis telefonas. Šiandien, praėjus 35-iems metams po jo atsiradimo, šis įrenginys gerokai pasikeitė. Dabar jį vadiname išmaniuoju telefonu, kartais jis vargiai telpa mūsų kelnių ...

Į Lietuvos kelius grįžta „Google Street View“ automobiliai

 Šią vasarą Lietuvos keliuose vėl pasirodys „Google Street View“ automobiliai. Jų tikslas – atnaujinti šalies duomenis platformoje „Google Maps“. Šįkart bus koncentruojamasi į tarpmiestinių ...

Žingsniu arčiau Nobelio: profesorius V. Šikšnys įvertintas elitine 1 mln. dolerių vertės Kavli premija

Vilniaus universiteto (VU) profesorius Virginijus Šikšnys už CRISPR-Cas9, arba vadinamųjų „genų žirklių“, atradimą apdovanotas kas dvejus metus teikiama elitine Kavli premija, kurios vertė siekia 1 milijoną JAV ...

Atšilus orams: 3 patarimai, kaip apsaugoti telefoną

Meteorologai džiugina itin vasariško savaitgalio prognozėmis, todėl daugelis mintyse jau planuoja išvykas į gamtą. Šiluma, vandens telkiniai, smėlis – neatsiejami tokio laisvalaikio atributai, bet taip pat ir grėsmės ...

Atraskite Lietuvą: 5 išmanūs būdai padės suplanuoti tobulą kelionę

Pastaraisiais metais Lietuvą vis dažniau atranda ne vien svečiai iš užsienio, bet ir patys lietuviai. Ir tai tikrai nestebina: šalies miestai nuolat atsinaujina bei pasiūlo įdomių atrakcijų, šalia miškų bei ežerų dygsta ...

5 geriausi telefonai, kuriuos galite įsigyti tiesiog dabar

Atėjus laikui įsigyti naują išmanųjį, tenka spręsti nemažai klausimų: kurio gamintojo, kurios serijos bei modelio, dydžio ir net spalvos įrenginį rinktis, o gal, apskritai, dar palaukti geresnio? Jei laukti nesinori, „Tele2“ ...

Išmanus kelionių planavimas: 4 programėlės, padėsiančios sutaupyti

Atėjus šiltajam sezonui, daugelis mintyse vis dažniau kuria būsimų atostogų planus. Tačiau planuoti kryptis ir įspūdžius yra daug smagiau nei išlaidas, todėl technologijų lyderė „Tele2“ siūlo į pagalbą pasitelkti ...

Atlikite testą: ar žinote, koks turi būti slaptažodis?

Jei manėte, kad jūsų „Slaptazodis123“ yra saugus, turime jus nuliūdinti: taip nėra. Programišiai nuolat naudoja šimtų milijonų vartotojų prisijungimo duomenis tobulinant slaptažodžių spėjimo technikas, kuriant programinę ...

Trys fotografavimo telefonu klaidos, skiriančios mėgėją nuo profesionalo

Kiekviena įamžinta akimirka, jei ji pateikta tinkamai, gali būti išskirtinė. Deja, kartais plika akimi matomas vaizdas stipriai pranoksta tą, kurį išvystame telefono ekrane. Nuotraukos būna „išsiliejusios“, spalvų ...

 

 

Dienos klausimas

Ar planuojate įsigyti NT dar šiais metais?

 

Dienos citata

Įsivedus eurą nuo 2015 metų pradžios valstybės rinkliavos nedidės, o valstybė gali parodyti pavyzdį, kaip reikia elgtis perskaičiuojant kainas iš litų į eurus.

Finansų minsitras Rimantas Šadžius

Archyvas

Dienos skaičius

40 proc.

Tiek vidutinis kainų lygis Lietuvoje yra mažesnis nei ES vidurkis.

Archyvas