世界加熱速度最快的熱水器,75 飛秒內將水加熱至 10 萬℃

作者 | 發布日期 2018 年 05 月 17 日 17:25 | 分類 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly

科學家展示了世界上加熱速度最快的熱水器。這是一台名為同調光直線加速器的 X 射線雷射裝置,讓科學家在 75 飛秒內(0.000,000,000,000,075 秒)將水從室溫瞬間加熱至攝氏 10 萬度(比太陽表面溫度還高 20 倍),也就是水從液體轉變為電子與原子分離的等離子體物質狀態。



水,宇宙中最神奇怪異的物質之一,可以在液態、氣態和固態之間轉化,具有可壓縮性,也有在一定條件下熱水反而比冷水更快結冰、稱為「姆佩巴效應」的奇怪現象,或是水在室溫下只要施以 100 萬伏特的電場也能變成冰的「熱冰現象」等。

為更加了解水的特性,瑞典烏普薩拉大學與德國電子加速器(DESY,德國的大型粒子物理學研究機構)合作,利用同調光直線加速器(Linac Coherent Light Source,LCLS)帶來的強烈能量來研究最奇怪的水。

研究第一作者 Carl Caleman 表示,當高能 X 射線將電子從水分子中踢出去後,瞬間破壞了電荷平衡,原子感受到強烈排斥力而開始劇烈運動,但當 X 射線雷射衝擊 25 飛秒後,水幾乎還沒有發生結構變化,等到 75 飛秒時,水從液體轉成等離子體的變化隨即相當明顯,這告訴科學家可以從中間這段過程了解水究竟發生了什麼事情。

而此時它也不是普通的等離子體,研究和著者 Olof Jönsson 說,雖然水從液體轉變為等離子體,但它仍處於液態水時的密度,因為原子還沒有足夠時間大步移動,「此時的等離子體狀態具有與太陽或氣態巨行星(如木星)相似的特性,但密度又較低,同時溫度比地球核心還熱。」

研究人員最終目標是了解水的密度變化、熱導電性等獨特性質,我們也當然不可能拿這類型機器來加熱洗澡水或煮咖啡。新研究已發表在《美國國家科學院院刊》。

(首圖來源:烏普薩拉大學