世界最快热水器:加热水到10万摄氏度不到百万分之一秒

世界最快热水器:加热水到10万摄氏度不到百万分之一秒

X射线激光将水从室温加热到10万摄氏度,令水产生一种奇特状态

科学家们使用强大的X射线激光将水从室温加热到10万摄氏度,时间不到十分之一皮秒(百万分之一秒)。这个实验装置可以被看作是世界上最快的热水器,它产生了一种奇特的水状态。

瑞典DESY和乌普萨拉大学自由电子激光科学中心(CFEL)的Carl Caleman团队在《美国国家科学院院刊 》( PNAS )上报告了其发现。

Caleman说:“这不是通常的水加热方式,在分子水平上,热量是运动,热量越大,分子的运动越快。我们在美国SLAC国家加速器实验室,利用X射线自由电子激光直线加速器对水进行加热。充满活力的X射线将电子从水分子中击出,从而破坏其电荷的平衡,所以,突然间,原子就会感受到强烈的排斥力,并开始剧烈运动。在不到75飞秒的时间内,水经历了从液体到等离子体的相变。等离子体是电子已经从原子中去除的物质状态,这是一种带电的气体。”

乌普萨拉大学的OlofJönsson说:“当水从液体转变为等离子体时,它仍然保持在液态水的密度,因为原子没有时间进行移动。这种奇特的物质状态在地球上是无法找到的。它具有与太阳中的一些等离子体和木星相似的特性,但密度较低,同时比地球核心还热。”

研究人员希望以此更多了解水的特性。这些观察结果对于用X射线激光探测生物和许多其他样品也有实际用途。

Jönsson表示:“水真的是一种奇怪的液体,水的特性,比如密度,热容量和热导率,都异于常物。如果没有水,地球上的许多东西不会像诞生,尤其是生命。”


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