Ученые из Университета штата Огайо создали лед с почти идеальной кубической решеткой и получили рентгеноструктурное изображение кристаллов. Дифракционная картина, показывающая как рассеивается падающее на лед излучение, напоминает явление гало, которое выглядит как светящиеся концентрические кольца в небе. Исследователи пришли к выводу, что атмосферный феномен может возникать из-за наличия в воздухе кубических кристаллов. Статья ученых опубликована в The Journal of Physical Chemistry Letters.

Обычно при замерзании воды формируются кристаллы гексагональной формы. Такая разновидность льда обозначается как Ih. При определенных условиях ячейки в молекулярной решетке могут быть кубическими (Ic), однако эта модификация сосуществует с гексагональными формами в различных пропорциях. Так, существуют гибридные кристаллы с содержанием Ic, равным 70 процентов.

Исследователи создали лед с рекордным содержанием кубических кристаллов (80 процентов). Для этого азот и водяной пар пропускали через сопло со сверхзвуковой скоростью. При увеличении объема пара он охлаждался, образуя микроскопические капли, температура которых достигала -48 градусов Цельсия. Они замерзали через одну миллионную долю секунды.

Для оценки кубической доли в кристаллах ученые воспользовались линейным ускорителем при Национальной ускорительной лаборатории SLAC в США. Получаемое с помощью установки синхротронное излучение в рентгеновском диапазоне позволило получить дифракционную картину и подтвердить высокую долю Ic.

По мнению исследователей, в высотных облаках водяная пыль становится достаточно переохлажденной, чтобы образовать кубические кристаллы. Это может объяснять форму атмосферного оптического феномена, возникающего при рассеивании солнечных лучей.