ENRU

​Фізики нагріли воду лазером до 160 тисяч градусів всього за 75 фемтосекунд

Фізики з Німеччини, Швеції та США нагріли воду за допомогою рентгенівського лазера на вільних електронах і перевели її в стан теплої щільної речовини. При цьому температура рідини зросла на 160 тисяч градусів за 0,000 000 000 000 075 секунди, що робить розроблений вченими нагрівач найшвидшим у світі.

Статтю про дослідження опублікували в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Для експерименту, дослідники використовували лінійний прискорювач у Національній лабораторії SLAC (Linac Coherent Light Source). Енергія лазерного імпульсу сягнула 6,86 кілоелектронвольта, середній потік його енергії перевищував мільйон джоулів на квадратний сантиметр, а тривалість становила в різних експериментах 25 або 75 фемтосекунд (фемтосекунда = 10-15 секунд).

Після такого впливу міжатомні зв’язки в молекулах води руйнувалися, речовина сильно іонізувалася та розігрівалася до температури близько 40 тисяч кельвінів (більш короткий імпульс) або 160 тисяч кельвінів (довгий імпульс). До того ж швидкість іонів кисню зростала в кілька разів. Це вказує на те, що речовина переходила в стан плазми.

Відривання атомів водню від кисню в молекулях води під час швидкого нагрівання Матеріали дослідження / PNAS

Водночас обсяг рідини під час імпульсу змінитися не встигав, тому різко зросла швидкість зіткнень іонів, що змусило тиск в системі піднятися до кількох мільйонів атмосфер.

Таким чином, вода перейшла в незвичайний стан — теплої щільної речовини. У майбутньому вчені планують більш детально вивчити цей екзотичний стан завдяки винайденому методу швидкого розігрівання.

Теплу щільну речовину (ТЩР) не можна віднести до будь-якого з головних станів: газ, плазма, рідина та тверде тіло. Термін з'явився років тридцять тому, але активні дослідження почалися зовсім недавно. Цей стан допомагає пояснити багато космічних явищ. Наприклад, за однією з гіпотез, саме в цьому стані перебувають ядра Сатурна, Юпітера і планет в інших зоряних системах. ТЩР може утворюватися з різних речовин — від водню до металів.

Раніше ми розповідали, що в Японії запустили колайдер SuperKEKB для пошуку «чарівних кварків»