Još otkako je njemački fizičar Wilhelm Röntgen krajem 19. stoljeća eksperimentirao vodom i proučavao njeno ponašanje, znamo da je ta tekućima drugačija od drugih. Kemijske analize su tijekom godina pokazale da voda ima čak 66 značajki koje ju čine različitom od drugih tekućina - od visoke površinske napetosti do gustoće.

Stoga ne iznenađuje to da su znanstvenici godinama pokušali objasniti zašto je baš voda drugačija. Anders Nilsson, istraživač sa Sveučilišta u Stockholmu, već godinama istražuje te čudne mogućnosti vode. Posljednjih godina fokusirao se na traženje onoga što je poznato kao kritična točka tekućine-tekućine (LLCP).

Za razliku od visoke kritične točke vode, gdje nestaje granica između tekućine i plina (na 374 stupnja Celzija i pod tlakom 218 puta većim od atmosferskog), znanstvenici još nisu uspjeli pronaći točku u kojoj voda postaje pothlađena, odnosno ostaje tekuća i ispod uobičajene razine smrzavanja. Dosad su vjerovali da se ta točka nalazi negdje na temperaturi između -40 i -70 stupnjeva Celzija.

No u novoj studiji, objavljenoj u časopisu Science, Nilsson i njegov tim koristili su izuzetno brze izboje rendgenskog lasera sa slobodnim elektronima kako bi pratili trenutak u kojem se pothlađena voda pretvara u led. Otkrili su točan trenutak u kojem je na minus 63 stupnja Celzija i 1000 atmosfera došlo do promjene agregatnog stanja.

'Posebno je bilo to što smo mogli snimati rendgenskim zrakama nezamislivo brzo prije nego što se led smrznuo i mogli smo promatrati kako prijelaz tekućina-tekućina nestaje i nastaje novo kritično stanje', kaže Nilsson, profesor kemijske fizike na Odjelu za fiziku Sveučilišta u Stockholmu, u objavi za medije. 'Desetljećima su postojale spekulacije i različite teorije koje su objašnjavale ova izvanredna svojstva, a jedna od teorija odnosila se na postojanje kritične točke. Sada smo otkrili da takva točka postoji.'

Kako su pojasnili, pri niskim temperaturama i visokom tlaku voda može postojati kao dvije različite tekuće faze s različitim molekularnim veznim strukturama. Kako se uvjeti mijenjaju, ta dva oblika spajaju se u jednu fazu u kritičnoj točki. Problem je to što neposredno prije spajanja sustav postaje vrlo nestabilan pa je bilo problematično zabilježiti sam trenutak spajanja.

Ono što je posebno zanimljivo je da su taj trenutak zabilježili laserskim rendgenom, još jednim Röntgenovim izumom.

'Bio je to ostvarenje sna, moći mjeriti vodu na tako niskim temperaturama bez smrzavanja', kaže Iason Andronis, doktorand kemijske fizike na Sveučilištu u Stockholmu, koji je sudjelovao u studiji. 'Mnogi su sanjali o pronalaženju ove kritične točke, ali sredstva nisu bila dostupna prije razvoja rendgenskih lasera.'

'Već više od stoljeća, od ranih radova Wolfganga Röntgena, vodi se intenzivna rasprava o podrijetlu neobičnih svojstava vode', pojašnjava Nilsson. 'Istraživači koji proučavaju fiziku vode sada se mogu složiti s modelom da ona ima kritičnu točku u režimu pothlađivanja. Sljedeća faza je pronaći implikacije ovih otkrića na važnost vode u fizičkim, kemijskim, biološkim, geološkim i klimatskim procesima. Veliki je to izazov u sljedećih nekoliko godina.'