ویدیوی بعدی
ویدیوهای پیشنهادی
گرمایش 100 هزار درجه آب در کمتر از 10 پیکوثانیه با لیزر اشعه ایکس
گرمایش 100 هزار درجه آب در کمتر از 10 پیکوثانیه با لیزر اشعه ایکس
پژوهشگران توانستند آب را در کمتر از 10 پیکوثانیه از دمای 20 درجه به دمای 100 هزار درجه سانتی‌گراد برسانند؛ اما چگونه؟
پژوهشگران با استفاده از یک لیزر قدرتمند که از خود اشعه ایکس ساطع می‌کند، مقداری آب را در کمتر از 10 پیکوثانیه (هر پیکوثانیه برابر با یک تریلیونم ثانیه است) از دمای اتاق (20 درجه سانتی‌گراد) به 100 هزار درجه سانتی‌گراد رساندند. این مجموعه‌‌ی آزمایشی که می‌توان آن را سریع‌ترین گرم‌کننده‌ی آب نامید، حالتی عجیب و ناشناخته از آب را تولید کرد. از این رو پژوهشگران امیدوارند با مطالعات بیشتر، درباره خواص عجیب و ناشناخته‌ی آب که فراوان‌ترین و مهم‌ترین مایع کره‌ی زمین است، اطلاعات بیشتری کسب کنند. این مشاهدات همچنین کاربردهایی در زمینه‌ی، کاوش‌های بیولوژیکی و آشنایی با لیزر‌های اشعه‌ی ایکس دارد. تیم کارل کالمان از طرف مؤسسه‌ی CFEL و دانشگاه آپسالای سوئد مسئول انجام این پژوهش بود و گزارش خود را در ژورنال PNAS منتشر کرد.
پژوهشگران با استفاده از لیزر الکترون آزاد در آزمایشگاه SLAC (زیرمجموعه دانشگاه استنفورد) در آمریکا، شلیک‌های بسیار شدید و فوق‌العاده کوتاهی از اشعه‌ای ایکس به جریانی سریع از آب داشتند.
کالمان می‌گوید:کار ما روش متداولی برای به جوش آوردن آب نیست!در حالت معمول، وقتی آب را گرم می‌کنیم، تکان خوردن مولکول‌ها بیشتر و بیشتر می‌شود. در حالت مولکولی، گرما رابطه‌ی مستقیمی با حرکت دارد؛ هرچه جسمی گرم‌تر شود، سرعت حرکت مولکول‌هایش بیشتر خواهد شد. به‌عنوان مثال در اجاق گاز یا اگر کمی دقیق‌تر باشیم، در مایکروفر به‌وسیله‌ی گشتاور مغناطیسی که ایجاد می‌شود، سرعت حرکت مولکول‌های آب افزایش می‌یابد و آن‌ها متناوبا، جلو و عقب می‌روند که در نهایت این عمل باعث انتقال گرما و گرم یا پخته شدن غذای می‌شود.سازوکار ایجاد گرمایش در پژوهش ما، اساسا متفاوت است.پرتوهای پرانرژی ایکس، الکترون را از داخل مولکول آب، خارج می‌کنند؛ بنابراین تعادل بار الکتریکی بر هم می‌خورد و اتم در واکنش به این نیروی دفع‌کننده، شروع به حرکت ناگهانی و سریع می‌کند، به بیان دیگر، با خارج شدن الکترون از داخل مولکول و برهم خوردن تعادلی که باعث شده بود برآیند تمام نیروهای ذرات زیراتمی، صفر و اصطلاحا اتم در حالت پایدار باشد، پروتون‌ها شروع به دفع یک‌دیگر می‌کنند و در ادامه اتم حرکت می‌کند تا دوباره به حالت پایدار خود برسد! آب در کمتر از 75 فمتوثانیه، از حالت مایع به حالت پلاسما تغییر فاز می‌دهد. پلاسما حالتی است که در آن اتم‌ها، الکترون از دست داده‌اند و به‌صورت یون گازی هستنداولوف جانسون، یکی دیگر از نگارنده‌های این مقاله، می‌افزاید:... اما هنگامی که آب از حالت مایع به پلاسما تبدیل می‌شود، تغییری در چگالی آن به وجود نمی‌آید؛ زیرا اتم‌ها در این زمان اندک، جابه‌جایی قابل توجهی نداشته‌اند. این حالت عجیب از ماده، ویژگی‌های مشابه بسیاری با پلاسمای خورشید و گاز موجود در سیاره بزرگ مشتری دارد؛ اما چگالی آن کمتر و در عین‌حال گرم‌تر از هسته زمین است.
