L'acqua può rimanere liquida a temperature molto inferiori a 0 gradi Celsius. Questa fase superraffreddata è un focus attuale per la ricerca scientifica. Un modello teorico sviluppato presso l'Università statale di San Paolo (UNESP) in Brasile mostra che nell'acqua superraffreddata, c'è un punto critico in cui proprietà come l'espansione termica e la compressibilità mostrano un comportamento anomalo.

Guidati da Mariano de Souza, un professore nel dipartimento di fisica dell'Istituto di geoscienze e scienze esatte dell'UNESP a Rio Claro, lo studio è stato sostenuto da FAPESP. Un articolo di Souza e collaboratori che descrive lo studio è stato pubblicato in Rapporti scientifici .

"Il nostro studio mostra che questo secondo punto critico è analogo alla transizione liquido-gas in acqua a circa 374 gradi Celsius e ad una pressione di circa 22 megapascal, "Souza ha detto.

Le fasi liquida e gassosa coesistono in acqua a circa 374 gradi Celsius. La genesi di questo comportamento esotico può essere osservata, Per esempio, in una pentola a pressione. A questo punto, le proprietà termodinamiche dell'acqua iniziano a mostrare un comportamento anomalo. Per questa ragione, il punto è considerato "critico".

Nel caso di acqua superraffreddata, coesistono anche due fasi, ma entrambi sono liquidi. Uno è più denso e l'altro meno denso. Se il sistema continua a essere adeguatamente raffreddato al di sotto di 0 gradi Celsius, arriva un punto sul diagramma di fase in cui la stabilità delle due fasi si rompe, e l'acqua inizia a cristallizzare. Questo è il secondo punto critico, determinato teoricamente dal recente studio.

"Lo studio mostra che questo secondo punto critico si verifica nell'intervallo di 180 kelvin [circa -93 gradi Celsius]. Al di sopra di questo punto, può esistere acqua liquida. Si chiama acqua superraffreddata, " ha detto Suza.

"La parte più interessante è che il modello teorico che abbiamo sviluppato per l'acqua può essere applicato a tutti i sistemi in cui coesistono due scale energetiche. Ad esempio, si applica a un sistema superconduttore a base di ferro in cui è presente anche una fase nematica [con molecole orientate in linee parallele ma non disposte in piani ben definiti]. Questo modello teorico ha avuto origine in diversi esperimenti con l'espansione termica a basse temperature eseguiti nel nostro laboratorio di ricerca".

Questo modello universale è stato ottenuto mediante un affinamento teorico del parametro di Grüneisen, prende il nome dal fisico tedesco Eduard Grüneisen (1877-1949). In poche parole, questo parametro descrive gli effetti delle variazioni di temperatura e pressione su un reticolo cristallino.

"La nostra analisi dei parametri Grüneisen e pseudo-Grüneisen può essere applicata a un'indagine del comportamento critico in qualsiasi sistema con due scale energetiche. È sufficiente apportare le opportune modifiche ai parametri critici in conformità con il sistema di interesse, " ha detto Suza.