Když se nějaká částice setká s bariérou, která tuto částici převyšuje svojí energií, tak by se podle klasické mechaniky měla dotyčná částice odrazit zpět. Jenže kvantová mechanika dovoluje, aby v takovém případě částice mohla s určitou pravděpodobností projít skrz bariéru. Jako by se protunelovala. Říká se tomu tunelový jev, případně kvantové tunelování (quantum tunnelling). Od počátku devadesátých let minulého století víme, že se kvantové tunelování odehrává i ve vodě.
Nedávno došlo k nečekanému objevu, když pokročilé zobrazovací metody a počítačové modely odhalily chování molekul vody, vzpírající se našim dosavadní představám. Nic takového jsme zatím neviděli u žádného plynu, kapaliny ani pevné látky. Alexander Kolesnikov z Oak Ridge National Laboratory (ORNL) a jeho kolegové v článku uveřejněném časopisem Physical Review Letters popsali úplně nový „tunelovací“ stav molekul vody, obklopených ultratenkými kanálky o průměru 5 ångströmů, tedy 0,5 nanometru, v minerálu berylu. Jednotlivé atomy mívají průměr kolem 1 ångströmu a beryl je šesterečný minerál z berylia, hliníku a křemíku, mezi jehož ceněné odrůdy náležejí smaragd nebo akvamarín.
Na objevu se podílely experimenty s rozptylem neutronů a modelováním molekul laboratoří Spallation Neutron Source z ORNL a britské laboratoře Rutherford Appleton Laboratory. Podivuhodné chování molekul vody ve velmi stísněných podmínkách se zřejmě projevuje leckde, například v horninách, půdě nebo buněčných stěnách. Tohle bude zajímat odborníky spousty různých profesí. Objevitelé kvantového tunelování molekul vody očekávají rozruch mezi materiálovými vědci, biology i geology.
Podle Kolesnikova se projevuje kvantové tunelování molekul vody za nízkých teplot. Atomy vodíku a kyslíku z molekuly vody jsou delokalizované a vlastně se vyskytují na šesti symetrických pozicích uvnitř ultratenkých kanálků v berylu zároveň. Jak říká Kolesnikov, je to jeden z těch fenoménů, které se objevují ve kvantové mechanice a naše každodenní zkušenost je na ně krátká. Badatelé věří, že objev kvantového tunelování molekul vody napomůže lepšímu popisu termodynamiky a chování molekul vody v takových prostředích, jako jsou iontové kanály v buněčných membránách, uhlíkové nanotrubičky nebo třeba rozhraní minerálů. Pro Kolesnikova a spol. je nanejvýš vzrušující, že se takové kvantové kejkle zřejmě odehrávají v mnoha pěkných drahokamech.
Video:ORNL researchers discover a new state of water molecule
Video: What is Quantum Tunneling? (Principle and Practice)
Literatura
ORNL 22. 4. 2016, Physical Review Letters 116: 167802 (online 22. 4. 2016), Wikipedia (Quantum tunneling of water).
Makroskopické kvantové fenomény objeveny v ledu
Autor: Stanislav Mihulka (22.07.2015)
Kvantový Zenonův jev potvrzen: Když se díváte, atomy se nehýbají
Autor: Stanislav Mihulka (25.10.2015)
V exotickém materiálu mizí elektrony jako Alenka v králičí noře
Autor: Stanislav Mihulka (13.03.2016)
Diskuze:
Jiří Kos,2016-05-01 13:03:03
To aby se teď někteří biologové začali učit kvantovou mechaniku. To jim ještě scházelo ...
Jestli se to může - kreacionismus
Bohumír Tichánek,2016-04-27 11:07:56
Když se ledacos nového, zde u vody - vzpírá našim dosavadní představám - pak dojde i na vysvětlení psychologického vlivu na vodu? Nebo se jen naplní aprílový přístup?
Poznání hledajících jednotlivců nabízí, že veškerá hmota vznikla z myšlenek Stvořitele, i pro vodu.
http://hledani.gnosis.cz/vyjit-ze-sve-neznalosti-napijme-se/
Vycházet ze své neznalosti? Jsou dvě možnosti:
Buď vrstvit poznání na svou neznalost, vycházet z ní, vše přicházející k ní přidávat.
Anebo svou neznalost opouštět – „vycházet z ní“.
Bod 1) – nevystihne zákony zasazené do Vesmíru, tím civilizaci vede...
Molekula vody se "točí"
Martin Krupicka,2016-04-27 11:03:02
Úplně chytrý z článku jsem nebyl, ale rád bych pár věcí doplnil. Doufám, že obrázky jsou dostupné i pro neplatiče, http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.167802
Nejdedná se o chování vody ve smyslu tekutiny, ale o jednu izolovanou molekulu uzavřenou v krystalu. V kanálku, jehož vnitřní strana je tvořena dvanácti kyslíky je molekula vody, jež může být vzhledem k okolí různě natočena, přičemž existuje 12 energetických minim. Tato minima jsou velmi mělká a voda mezi nimi může přecházaet (natáčet se). Toto by mělo při nízkých teplotách ustávat, protože klesá množství dostupné energie pro tyto změny. Ovšem bylo pozorováno, že molekula mění polohu i při teplotách pod 5K, tudíž musí mezi pozicemi tunelovat. Na základě výpočtu pak dovodili, že molekula vody je přes těchto 12 pozic "kvantově rozmáznutá", narozdíl od klasického obrazu, kde by mezi nimi přecházela.
Ajta krajta
Marcel Brokát,2016-04-27 10:50:18
Znám pár esotericky zaměřených jedinců, kteří přisuzují vodě magické vlastnosti. Takže na vodu nekřičí, než se napijí, tak ji obejmou rukama a dostanou do tváře takovej přiblblej pozitivní nádech. Já jako skeptik jsem vždy když jsem toho svědkem rádoby chytrých poznámek plný a oni dostanou vždycky do tváře takový ten útrpný pohled, který říká: "chudák nechápe, ale snad jednou prozře ze svého zbytečného života..."
A teď tohle! Voda, tak prostá tekutina se chová podivně!! To bude keců typu - "Vidíš? MY jsme tušili!" ... Bože, co mám dělat, prodáváš ještě odpustky?
Re: Ajta krajta
Pavol Hudák,2016-04-27 11:19:04
pokial viem, tieto vseliake podivnosti sa v makrosvete a za beznych teplot nedeju
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
