Muzning 20 dan ortiq turi bor — va olimlar yangilarini topishda davom etmoqda

Muz deganda muzlatgichdagi oddiy muz yoki muzlik ko'z oldimizga keladi. Ammo fiziklar 1900-yildan beri muzning 20 dan ortiq turini kashf etgan — issiq muz, elektr o'tkazuvchi muz, aylanuvchi muz. Va bu ro'yxat tobora uzaymoqda: faqat o'tgan bir yil ichida uchta yangi tur topildi.

Muz nima?

Muz — qattiq va kristall holatdagi suvning istalgan fazasi. "Kristall" degani: molekulalar takrorlanuvchi tartibda joylashgan. Oddiy muzda — muzlatgichda hosil bo'ladigan muzda — suv molekulalari olti burchakli qafassimon tuzilma hosil qiladi. Bu tuzilma suyuq suvga qaraganda kamroq zich, shuning uchun muz suvda suzadi va suv havzalari yuqoridan muzlaydi — bu esa suv osti hayotining qishda tirik qolishiga imkon beradi.

Har bir suv molekulasi markazida kislorod atomi, unga birikkan ikki vodorod atomi va ikki juft erkin elektronlardan iborat. Bu tuzilma suv molekulalarini son-sanoqsiz turli konfiguratsiyalarda birikishiga imkon beradi. Suvni bosim ostiga qo'ysangiz, molekulalar yangi shakllar va tartiblar hosil qiladi — va bu erda muzning turli xil fazalari paydo bo'ladi.

75 000 ta fazaning bashorati

2018-yilda Yevropa va Yaponiyadan tadqiqotchilar guruhi suv molekulalari dinamikasini modellashtiruvchi katta kompyuter simulyatsiyasini o'tkazdi. Natijada 75 000 dan ortiq muz fazasidan iborat katalog yaratildi — har biri turli harorat va bosim kombinatsiyasida molekulalarning biroz boshqacha joylashuvi bilan tavsiflanadi.

Albatta, bu fazalarning barchasi tabiatda uchraydi degan ma'noni anglatmaydi. Ba'zi fazalarni hosil qilish aqlga sig'mas miqdordagi energiya talab qiladi. Boshqalari shu qadar mo'rt bo'ladiki, darhol parchalanib ketadi. Kembrij universiteti fizigi Kris Pikard shunday deydi: "Matematikaviy jihatdan mumkin bo'lishi uning tabiatda hosil bo'lishini anglatmaydi. Lekin qaysilarini filtrlab olishni bilmaymiz — bu hali ochiq savol."

Muz XXI: 152 molekulali kristall

2018-yilda Koreya Standartlar va Fan Tadqiqot Institutidan (KRISS) Yong-Jae Kim ikki olmos o'rtasida bosim ostida suvning muzga aylanishini o'rganardi. Tajriba davomida u g'alati narsa ko'rdi: bir necha o'n millisekund davomida muz o'z tuzilmasini yo'qotib, tartibsiz molekulalar massasiga aylandi va keyin keyingi fazaga o'tdi. Kim buni avvaliga xato yoki ifloslanish deb o'yladi. "O'sha bosqichda quvonishdan ko'ra ko'proq xavotir sezdim" — deydi u.

2025-yilda KRISS tadqiqotchilari shu tajribaning takomillashtirilgan versiyasini o'tkazdi va g'alati tuzilmani qayta yaratdi. U shu qadar murakkab ediki, dastlab deyarli tasodifiy ko'rinardi. "Ammo bir qadam orqaga chetlaning — va biz uni makroskopik darajada ko'ramiz. Uning davriy takrorlanishi bor" — deydi Kim.

Tadqiqotchilar namunani Germaniyadagi Yevropa Rentgen Erkin Elektron Lazeri (European XFEL) inshoatiga olib bordi. Bu inshoot elektronlarni 3.4 kilometrlik tunnel orqali tezlashtirib, rentgen nurlarining kuchli tashlashlarini hosil qiladi. Rentgen nurlari muz orqali o'tkazildi va nurlarning tarqalishi o'lchandi.

Ko'pchilik muz fazalari nurlarni faqat bir-ikki yo'nalishda tarqatadi — chunki kristall tartibi bir necha molekuladan keyin takrorlanadi. Ammo bu namuna nurlarni taxminan 15 turli yo'nalishga tarqatdi. Tahlil natijasida kristall tuzilmadagi molekulalar soni 152 ta bo'lib chiqdi. Bu fazaga rasmiy nom berildi: muz XXI.

Eng hayratlanarlisi — muz XXI Pikardning 75 000 fazali simulyatsiyasida yo'q edi. Chunki simulyatsiya qidiruv hajmini ma'lum o'lcham bilan chegaralagan edi, muz XXI esa undan ham murakkab bo'lib chiqdi. "Ular biznikidan ancha murakkab narsa topdi" — deydi Pikard.

Muz XXII: 304 molekulali kristall

Tokio universiteti guruhi muz XXI kashfiyotiga darhol javob qaytardi. Ular boshqa usullar yordamida muz XXI ni qayta yaratdi va jarayonda yangi, undan ham murakkab qo'shni fazani topdi — hozir muz XXII deb atalayotgan bu faza kristall tartibini har 304 molekuladan keyingina takrorlaydi. Bu hozirgacha kuzatilgan eng murakkab muz fazasi.

Shu bilan bir vaqtda guruh muz IV — shu qadar qochib yuruvchi fazaki, uni "ziyoli chiroq" ("will-o'-the-wisp") deb atashadi — ni ishonchli tarzda ishlab chiqarishning yangi yo'lini ham topdi. Bu nom xalq ertaklaridagi yo'lovchilarni aldab olib ketuvchi arvoh chiroqlaridan olingan.

Aylanuvchi muz: plastik muz VII

2025-yilda Lozannadagi Shveytsariya Federal Texnologiya Institutidan Liviya Bovening jamoasi boshqacha, ammo o'zicha g'alati bir fazani kashf etdi — plastik muz VII. Bu holat muz VII — yuqori bosimli muz fazasi — taxminan 500 daraja Selsiy haroratga qizdirilganda yuzaga keladi.

Plastik muzda suv molekulalari qattiq kristall tuzilmasini saqlab qoladi, ammo o'z o'qida tez aylanadi. Bu harakatni kuzatish qiyin edi — chunki rentgen nurlari vodorodni deyarli ko'rmaydi, faqat kislorodni ko'radi. "Agar vodorodni ko'ra olmasangiz, suv molekulasi aylanayotganini bilolmaysiz" — deydi Pikard. Shuning uchun Bovening jamoasi rentganga qo'shimcha ravishda neytron nurlanishidan ham foydalandi — bu usul molekulalarning tebranishi va aylanishini aniq ko'rish imkonini berdi.

Aylanuvchi molekulalar plastik muz VII ga yumshoq trampolin kabi elastiklik beradi. Bu turdagi muzning muzli sayyora oylarining yadrolarida mavjud bo'lishi taxmin qilinmoqda. Bundan tashqari, u superiоn muz (muz XVIII) ga — 2019-yilda kashf etilgan, vodorodlar kislorod bilan bog'liqlikdan butunlay ozod bo'lib, muzning elektr o'tkazishiga imkon beradigan holat — o'tishdan oldingi oraliq bosqich bo'lishi ehtimol.

Fazalar nazariyasi va dori sanoati

Muz XXI kashfiyoti yana bir muhim savolga ham javob berdi: faza o'tishlari qanday ishlaydi? Klassik nazariya har qanday sistema eng kam energiyali holatga o'tadi deydi. Ammo Kim tajribasida siqilgan suv to'g'ridan-to'g'ri eng barqaror fazaga — muz VI ga — o'tmadi. Buning o'rniga u avval muz XXI ga, keyin muz VII ga o'tdi. Bunday oraliq holatlar "metabarqaror holatlar" deyiladi.

Bu kuzatuvlar Albert Eynshteyn davridoshi nemis kimyogari Vilgelm Ostval'd nomi bilan atalgan "Ostval'd qadam qoidasi" nazariyasini qo'llab-quvvatlaydi. Nazariya shuni aytadi: sistemalar termodinamik jihatdan eng barqaror holatga emas, balki yaqin va oson erishiladigan holatga o'tadi — va ba'zan u yerda qolib ketadi. "Ba'zan hosil bo'lishi eng oson holat aynan eng kam barqaror holat bo'lishi — bu chiroyli paradoks" — deydi Pikard.

Bu nazariya muzdan tashqari ahamiyatga ega. Dori sanoatida farmatsevtik preparatlarning fazasi o'zgarsa, uning samaradorligi ham o'zgaradi — va butun partiya yaroqsiz bo'lib qolishi mumkin. Ostval'd qoidasi buni qachon sodir bo'lishini bashorat qilishga yordam beradi.

Suv hali ko'p sir saqlaydi

Lawrence Livermore milliy laboratoriyasidan tadqiqotchi Marius Millo bu sohani shunday ta'riflaydi: "Suvni olasiz va uni qanday siqayotganingizga qarab — biroz tezroq, biroz sekinroq, yuqoriga va pastga, to'g'ri vaqt oralig'ida — mutlaqo kutilmagan xatti-harakat topishingiz mumkin."

Olimlar hozir suvga qo'llashi mumkin bo'lgan bosimni yanada oshirish uchun yangi usullar ustida ishlayapti. LLNL dan Federika Koppari shunday deydi: "Maqsad qilingan oxirgi bosim haqiqatan ham yuqori — Yer markazidagi bosimdan ikki baravar ko'p."

Biz suv sayyorasida yashaymiz — ammo suvning nimalarga qodir ekanligini hali o'rganib boryapmiz. "Qanchalik ko'p qarasak va tajribalar qanchalik yaxshilansa, shunchalik ko'p kutilmagan narsalar topamiz" — deydi Millo.

Manba: Quanta Magazine — "Physicists Discover the Most Complex Forms of Ice Yet", muallif: Shalma Wegsman (27-aprel, 2026). Maqola o'zbek tiliga moslashtirilgan va qayta ishlangan.