Міжнародний колектив фізиків за підтримки Стокгольмського університету вперше експериментально підтвердив існування критичного стану, який раніше не спостерігався, у переохолодженій воді. Результати багаторічних досліджень опубліковані у провідному науковому виданні Science.
Досліди проводилися на південнокорейському прискорювачі PAL-XFEL, де фізики використовували надшвидкі рентгенівські імпульси. Головним інструментом стало нагрівання за допомогою ІЧ-лазерів та миттєва фіксація структури рідини. Це дозволило зазирнути в «нічию», де вода існує між рідким і твердим станами, перш ніж встигне кристалізуватися в лід.
Головний висновок роботи полягає в тому, що при глибокому переохолодженні вода може одночасно існувати у двох різних рідких формах. В одній із них молекули упаковані з низькою щільністю, в іншій — з високою. Кожен із цих станів має унікальну структуру водневих зв’язків. У певній точці, яку називають критичною, обидві фази зливаються, створюючи зону високої нестабільності. Точні параметри цієї точки становлять приблизно −63 °C і тиск 1000 атм.
Вчені також зафіксували, що з наближенням до критичної точки динаміка системи різко сповільнюється, а молекулярні перебудови тривають довше. Відкриття ставить крапку в науковій дискусії, започаткованій ще Вільгельмом Рентгеном понад сто років тому. Розуміння прихованого критичного стану води має фундаментальне значення для кліматології, геології та біології, а також допомагає пояснити повсякденні аномалії — чому крига плаває, а не тоне.