Água extremamente “espremida” apresenta um novo – e bizarro – estado

Aprendemos desde pequenos que a água tem três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Mas cientistas do Oak Ridge National Lab (EUA) descobriram que quando ela é colocada sob extrema pressão em espaços pequenos, ,pode exibir um quarto estado conhecido como “tunelamento”.

A água em questão foi encontrada em minúsculos canais formados no mineral berilo, que tem como variedades pedras preciosas como a água-marinha e esmeralda. Esses pequenos espaços tinham apenas cinco átomos de largura e funcionam como “gaiolas” que prendem apenas uma molécula de água.

Nessa condição tão específica, os pesquisadores descobriram que a molécula exibe uma característica que normalmente só é observada em uma escala muito menor, no nível quântico, chamada “tunelamento”.

Tunelamento

Basicamente o tunelamento significa que a partícula – neste caso uma molécula – pode superar uma barreira e pode estar dos dois lados ao mesmo tempo.

Vamos pensar em uma comparação: uma bola que rola morro abaixo, chega ao vale com velocidade e continua rolando acima do morro vizinho. O segundo morro seria a barreira e a bola só teria energia suficiente para chegar à mesma altura em que começou no primeiro morro (em uma situação ideal). Se o segundo morro fosse mais alto, a bola não poderia chegar ao topo e passar para o outro lado. Essa é a física clássica.

Mas a física quântica e o conceito de tunelamento tornam possível que a bola alcance o outro lado do segundo morro com facilidade ou que até mesmo vá parar dentro do morro – ou nos dois lados do morro ao mesmo tempo (!!!).

“Na física clássica um átomo não pode pular uma barreira se não tem energia suficiente para isso”, aponta o cientista do Oak Ridge, Alexander Kolesnikov. Mas no caso da água presa no berilo, as moléculas de água se comportaram de acordo com a lei quântica da física.

“Isso significa que os átomos de oxigênio e hidrogênio na molécula de água estão simultaneamente presentes em todas as posições simetricamente equivalentes do canal ao mesmo tempo”, complementa ele. “É um dos fenômenos que apenas acontecem na física quântica e que não têm paralelo na nossa experiência rotineira”.

Por meio de experimentos usando a dispersão de nêutrons, os pesquisadores conseguiram ver que as moléculas de água se espalham em dois anéis encaixados um dentro do outro. No centro do anel fica o átomo de hidrogênio, que ocupa seis diferentes orientações ao mesmo tempo. “O tunelamento entre essas orientações significa que o átomo de hidrogênio não está localizado em uma posição, mas espalhado em formato de anel”, diz um relatório publicado na revista Physics.

Essa água especial está nas joias da humanidade há muito tempo

“Essa descoberta representa uma nova compreensão fundamental sobre o comportamento da água e como ela utiliza energia. Também é interessante saber que aquelas moléculas de água nas suas joias de esmeralda ou água-marinha estão passando pelo mesmo tunelamento que vemos em nossos experimentos”, diz o pesquisador Lawrence Anovitz.

Agora a equipe quer descobrir por que e como o tunelamento acontece. [Gizmag]

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