1
min read
A- A+
read
Superkuumaa vettä pikapikapikaa

Näillä helteillä uimavedet lämpenevät nopeasti, mutta tutkijat ovat kehittäneet menetelmän, jolla vesi saadaan kuumennettua 100 000 celsiusasteeseen 0,000000000000075 sekunnissa.

Markus Hotakainen
15.05.2018

Vajaan pikosekunnin kymmenyksen kestävä pikakuumennus tehtiin tehokkaalla röntgenlaserilla. LCLS-laitteisto (Linac Coherent Light Source) löytyy Yhdysvaltain Kansallisesta kiihdytinlaboratoriosta. Tutkijat kohdistivat lyhyitä, mutta hyvin voimakkaita laserpulsseja vesisuihkuun.

"Yleensä kun vettä kuumennetaan esimerkiksi mikroaalloilla, molekyylit alkavat vain liikkua yhä nopeammin. Käyttämämme kuumennusmenetelmä oli tyystin toisenlainen", selittää tutkimusta johtanut Carl Caleman.

"Energinen röntgensäteily iski elektronit irti vesimolekyyleistä, jolloin varausten tasapaino rikkoutui. Atomien välillä alkoi yhtäkkiä vaikuttaa voimakas hylkimisvoima, mikä sai ne liikehtimään hyvin rajusti."

Alle 0,000000000000075 sekunnissa veden olomuoto muuttui nesteestä plasmaksi. Sen tiheys oli kuitenkin edelleen sama kuin nestemäisen veden, sillä atomit eivät ehtineet lyhyessä hetkessä liikkua juuri mihinkään.

"Aineen ominaisuudet ovat samankaltaisia kuin Auringon ja Jupiterin plasmalla, mutta sen tiheys on alhaisempi. Silti sen lämpötila on korkeampi kuin Maan ytimen", toteaa tutkimukseen osallistunut Olof Jönsson.

Mittausten tarkoituksena oli varmistaa simulaatioiden antamat tulokset. Sen lisäksi tutkimuksella on käytännön sovelluksia. Röntgenlasereita käytetään eri aineiden atomirakenteen tutkimiseen, mutta jos ne ovat nestemäisessä olomuodossa, ongelmana on rakenteen tuhoutuminen silmänräpäyksessä – samaan tapaan kuin nyt tehdyssä kokeessa. Tutkimuksen toivotaan antavan osviittaa, miten atomirakennetta voidaan tutkia tuhoamatta näytettä.   

Pikakuumennuksesta kerrottiin DESY-tutkimuskeskuksen (Deutsches Elektronen-Synchrotron) uutissivuilla ja tutkimus on ilmestynyt Proceedings of the National Academy of Sciences -tiedejulkaisussa (maksullinen).

Kuva: Carl Caleman, DESY/Uppsala University