Depois de assistir a vídeos no YouTube de pessoas superresfriando água em uma garrafa e, em seguida, fazendo com que ela congelasse ao bater, algo sobre este conceito solidificado para Matthew M. Szydagis, um professor assistente de física na Universidade de Albany, Universidade Estadual de Nova York, especialmente quando ele o viu novamente durante o filme da Disney "Frozen".
Durante a reunião de abril da American Physical Society em Denver, Szydagis descreverá como isso o inspirou a explorar se uma partícula subatômica como a matéria escura pode desencadear o congelamento de água super-resfriada. Leia mais em https://arxiv.org/abs/1807.09253.
"Todo o meu trabalho é motivado pela busca pela matéria escura, uma forma de matéria que temos certeza que existe porque podemos observar seus efeitos gravitacionais indiretos, "Szydagis disse." Ele constitui uma fração significativa do universo, mas ainda temos que descobrir direto, evidência conclusiva e inequívoca disso dentro do laboratório. "
Se a água for limpa o suficiente - com baixo teor de impurezas, como partículas de poeira - e colocados em um recipiente suficientemente liso, Szydagis explicou, ele pode ser resfriado abaixo de seu ponto de congelamento de 0 C (32 F) sem congelamento.
"Isso é chamado de 'super-resfriamento' e é semelhante a como a água pode ser facilmente superaquecida no microondas, essencialmente aquecido acima de seu ponto de ebulição sem realmente ferver. É simplesmente o contrário, "disse ele." A água acaba, em qualquer um desses casos, em um estado conhecido como 'metaestabilidade, 'nem instável nem totalmente estável também. "
Um distúrbio pode desencadear a transição de fase, congelamento e cristalização, nesse caso. "Este não é um congelamento comum, e forma neve branca em vez de gelo transparente, "ele acrescentou." Resfriamos a água líquida a até -20 C (-4 F). em nosso laboratório sem congelar. Não é o mesmo que depressão do ponto de congelamento, como quando você salga sua calçada, porque a água era pura e não contaminada com impurezas de propósito. "
O grupo demonstrou que certas formas de partículas que atingem a água podem microscopicamente (subatomicamente) fazer com que ela congele se for super-resfriada primeiro. "Algumas partículas, como nêutrons, podem até mesmo se espalhar várias vezes na água, "Szydagis disse." Fomos capazes de mostrar isso não apenas com fontes de partículas disponíveis comercialmente, mas também uma placa Fiestaware 'vermelho radioativo' com tinta laranja à base de urânio da década de 1950. "
Eles criaram um novo detector baseado na água super-resfriada, apelidada de "câmara de bola de neve" porque combina bem com câmaras de "bolha" e "nuvem", que são tecnologias do início a meados do século 20 que usam fervura e condensação.
Água super-resfriada certamente não é nova; tem sido estudado por várias décadas por químicos e físicos da matéria condensada, até -40 C (-40 F). Existem até publicações sobre o assunto com mais de 100 anos.
"Mas conseguimos descobrir uma nova propriedade da água super-resfriada, "Szydagis disse." Para nossa grande surpresa, descobrimos que algumas partículas (nêutrons), mas não outras (raios gama), provocam o congelamento. Uma vez que esta é uma pesquisa básica que nunca foi feita antes, não havia garantia de que funcionaria. Era uma abordagem do tipo "vamos experimentar e ver" - o método científico em sua forma mais básica. Não temos apenas um novo detector de partículas fundamentais, mas potencialmente de matéria escura porque se pensa que os nêutrons a emulam. "
O grupo prevê inúmeras outras implicações potenciais para sua descoberta, incluindo a detecção de armas nucleares em cargas para segurança interna, compreensão da formação da nuvem, e fornecer pistas sobre como certas espécies de mamíferos hibernam, super-resfriando seu sangue de alguma forma.
