这一证据可能解开了冰为何漂浮、以及液态水为何在冷却至华氏39度以下时膨胀的长期谜团。

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瑞典斯德哥尔摩大学的研究人员利用X射线激光，证实了该临界点存在于零下81华氏度（零下63摄氏度）及约每平方英寸14500磅（1000个大气压）的条件下。

这一发现有助于解释水的反常行为及其独特性质，包括冰块为何漂浮，以及液态水为何在温度降至华氏39度（4摄氏度）以下时膨胀。

斯德哥尔摩大学物理系化学物理学教授安德斯·尼尔森博士表示："特别之处在于，我们能够在冰冻结前以难以想象的速度进行X射线照射，并观察到液-液转变如何消失，以及新的临界状态如何形成。"

水的奇异物理特性

尽管水对生命至关重要，但它长期以来一直困扰着科学家，因为它的特性与其他任何物质都不同。水的密度、热容、可压缩性和粘度对温度和压力变化的响应方式，都违背了典型液体的行为规律。

大多数物质在冷却时会收缩，因此密度变大。然而，水却不遵循这一规律。冰会漂浮，而液态水在约华氏39度时密度最大，导致更冷、更密的水下沉。

此外，如果水被冷却到该温度以下，它就会开始膨胀。在纯净水冷却到华氏32度以下时，这种膨胀不仅持续，而且会加速。

尼尔森说："几十年来，人们一直在推测并提出各种理论来解释这些非凡的特性，其中一个理论就是存在一个临界点。现在我们发现这样的点确实存在。"

为了揭示这种难以捉摸的状态，研究人员采用了位于韩国的研究设施中的超快X射线激光脉冲。这些脉冲使得有史以来首次能够在极短的时间尺度上观察水，其速度之快足以在结冰之前捕捉到水的结构。

斯德哥尔摩大学化学物理学博士生伊阿松·安德罗尼斯对该团队的成就表示赞赏。"很多人都梦想找到这个临界点，但在X射线激光器开发出来之前，我们一直缺乏相应的手段。"

检测到新状态

实验表明，在低温和高压条件下，水可以以两种不同的液相存在。这两种液相的不同之处在于水分子的组织方式和结合方式。在某些条件下，它们之间的区别会完全消失。这两个相合并的点，就是新近被证实的临界点。

研究团队表示，这个临界点可以解释水的独特性质。科学家认为，这些特性源于两种液态之间的波动，即使在常温下也是如此。

简而言之，普通水在微观层面上不断变化。条件越接近临界点，这些波动就越强烈。

研究还发现，水的分子动力学在接近临界点时显著减慢。该大学的化学物理学研究员罗宾·泰布尔斯基博士在一份新闻稿中说："看起来，一旦进入临界点，几乎就像陷入黑洞一样无法逃脱。"

尼尔森认为，这一发现解决了一个长期的科学问题，同时也开辟了新的研究途径。"下一个阶段是探究这些发现对于水在物理、化学、生物、地质和气候相关过程中重要性的影响，"他补充道。"这是未来几年的一大挑战。"

该论文已发表在《科学》杂志上。

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