تغییر حالت آب از مایع به پلاسما

به گزارش ایسنا و به نقل از گیزمگ، منتظر ماندن برای جوشیدن آب، همیشه خسته‌کننده است اما شاید دلیل این موضوع، فقط استفاده از ابزار نامناسب باشد. قوی‌ترین لیزر اشعه ایکس جهان که که در حال حاضر برای جوشاندن آب تا دمای ۱۰۰ هزار سلسیوس(۱۸۰ هزار درجه فارنهایت) به کار می‌رود، می‌تواند راه حلی برای این مشکل باشد.

این ابزار که ادعا می‌شود در حال حاضر سریع‌ترین وسیله گرمایشی است، "منبع منسجم نور لیناک"(LCLS) نام دارد. لیزری که از این وسیله ساطع می‌شود، اشعه ایکس شدیدی را به همراه انرژی کافی برای نفوذ در فولاد، منتشر می‌کند.

پژوهشگران مرکز پژوهشی "دسی"(DESY) آلمان و " دانشگاه اوپسالا"(Uppsala University) در سوئد، این انرژی را بر یکی از عجیب‌ترین مواد جهان یعنی آب، متمرکز کردند. هدف این گروه پژوهشی، درک بیشتر این مایع زندگی‌بخش و مراحل گوناگونی است که احتمالا در آن وجود دارند. معمولا، گرم کردن آب، حرکت مولکول‌های آن را افزایش می‌دهد اما LCLS، روش تهاجمی‌تری در پیش می‌گیرد.

"کارل کیلمن"(Carl Caleman)، پژوهشگر ارشد این بررسی می‌گوید: روش گرمایشی LCLS، اساسا متفاوت است. اشعه ایکس پرانرژی‌، در الکترون‌های خارج از مولکول‌های آب نفوذ می‌کند و تعادل بارهای الکتریکی را از بین می‌برد. بنابراین، اتم‌ها، یک نیروی مخرب قوی را احساس و با شدت بیشتری حرکت می‌کنند.

با خروج الکترون‌ها، آب در کمتر از ۷۵ فمتوثانیه، از حالت مایع به نوعی پلاسما تبدیل می‌شود. گرچه این پلاسما، یک نوع ساده و معمول نیست.

"الف جانسون"(Olof Jönsson)، از نویسندگان این پژوهش می‌گوید: هنگامی که آب، از حالت مایع به پلاسما تبدیل می‌شود، هنوز در چگالی آب مایع باقی است زیرا اتم‌ها، هنوز زمانی برای حرکت قابل ملاحظه ندارند. در این حالت، آب، ویژگی‌هایی شبیه به برخی پلاسماهای خورشید و مشتری دارد اما چگالی آن پایین‌تر است؛ درحالی‌که، نسبت به هسته زمین، حرارت بیشتری دارد.

پژوهشگران در نظر دارند از سنجش‌ها و شبیه‌سازی‌های این فرآیند برای بررسی حالت جدید و عجیب آب استفاده کنند. هدف نهایی این پژوهش، درک بیشتر آب به طور کلی است که در ویژگی‌هایی مانند ضخامت، ظرفیت گرمایی و رسانایی وجود دارد. همچنین، این آزمایش، به پژوهشگران در درک چگونگی استفاده از LCLS و دیگر لیزرهای اشعه ایکس برای شرح گونه‌های متفاوتی از مولکول‌ها کمک می‌کند.

این پژوهش، در مجله " journal Proceedings of the National Academy of Sciences" به چاپ رسید.