75飞秒内将水加热至10万摄氏度1飞秒等于千万亿分之一秒齿轮
文章来源：正信机械网 | 2022-06-28
5月17日消息，据外媒Tecake报道，日前，瑞典乌普萨拉大学（Uppsala University）的一个科研团队借助一个特制的“X射线激光器”，成功实现在75飞秒（1飞秒等于千万亿分之一秒）内将水加热至了10万摄氏度。更为奇妙的是，在这种极端高温条件下，该加热法并未使水蒸发。
这项研究旨在揭秘那些关于“水”的未知真相，而乌普萨拉大学科研人员所做的这个实验也隶属于该研究。带领该科研团队的卡尔·科尔曼教授（Carl Caleman）在美国SLAC国家加速器实验室（SLAC National Accelerator Laboratory）里，借助其所提供的“X射线自由电子激光器”，领导研究了水的特性。
作为该研究所采用的一种技术，科学家们通过一种超短超强X射线的照射，实现了对水的加热，而这种被称之为直线加速器相干光源（Linac Coherent Light Source）的激光装置，也成为了目前全球最快的“热水器”。
在乌普萨拉大学的一份官方声明中，科尔曼教授表示，他们在实验中所采用的激光水温加热法和我们在日常生活中所采用的常规热水法是不同的。在日常生活中，当水被加热的时候，液体水中的水分子只是单纯地变得越来越活跃，但他们的激光加热技术却是与之截然不同的。
科尔曼教授进一步补充说道，强大的X射线将水分子中的电子轰了出去，因此破坏了水分子中的电荷平衡，进而导致原子们在超强排斥力的作用下，产生剧烈的运动。
这项研究的另一名联合作者，来自乌普萨拉大学的奥洛夫·琼森教授（Olof Jonsson）教授在一份声明中表示，当水变成等离子态时，因为水分子中的原子还未来得及产生运动，所以它的密度和正常液态水的密度是一样的。按照琼森教授的观点，人们还从未在地球上发现过处于这种状态的物质，在太阳和木星上倒是有一些性质相似的等离子体，但它们的密度却要比他们在实验中所获得的水等离子体的密度小得多。
琼森教授还补充表示，这种水等离子体的温度甚至要高过地核的温度。除此之外，研究人员们还表示，水是一种拥有奇特性质的特殊液体。琼森教授解释称，不同状态的水在密度、比热容、热导率等等方面的表现都天差地别，他在总结时表示，他们将在随后的研究中，继续分析水的这些异常现象。
“我们之所以要研发这种激光热水法，并不真得只是为了更快地烧开一壶水，”作为乌普萨拉大学的一名物理和天文学家，尼库森·提姆纳努教授（Nicusor Timneanu）在接受媒体采访时这样说道。
“X射线激光器通常被用来研究物质在极端时间范围内的结构特性。水有一个蛋白质晶体的结构，但我们发现，可以用一种极端暴力的方式将水离子化并打破其所有的化学键，从而实现对水的加热。”
“传统热水的方法，比如用火烧或是用微波炉里的微波去振动它，都是以热传导的方式将能量赋到水分子上。一般来说，用X射线激光器去照射水，会让水以超快的速度被蒸发。我们对这个现象感到非常兴奋，因为我们很想用理论计算或是实验验证的方法，搞清楚水在这么短的时间内，是如何被蒸发掉的。”