भौतिकविदों ने 75 स्त्रीलोक में 100,000 K तक पानी गर्म किया और गर्म घने पदार्थ की जांच की।

लगभग 70 फेमटोसेकंड (एक सेकंड के क्वाड्रिलियन अंश) के बाद, अधिकांश पानी के अणु हाइड्रोजन (सफेद) और ऑक्सीजन (लाल) में पहले से ही विघटित हो जाते हैं। सिमुलेशन: कार्ल कल्मन, DESY / उप्साला विश्वविद्यालय

चरम स्थितियों के तहत मामले के विदेशी गुणों का अध्ययन करने के लिए, कण भौतिकी डेसी और उप्साला विश्वविद्यालय (स्वीडन) के लिए जर्मन अनुसंधान केंद्र के वैज्ञानिकों ने एक्स-रे लेजर (रेजर) के साथ पानी के अल्ट्राफास्ट हीटिंग पर एक प्रयोग किया - और देखा कि परिणाम सिमुलेशन से मेल खाता है या नहीं।

आमतौर पर, उबलते पानी में संवहन या ऊष्मा विकिरण के माध्यम से कंपन द्वारा अणुओं में गतिज ऊर्जा को स्थानांतरित करना शामिल होता है। लेकिन इस मामले में, भौतिकविदों ने एक अलग विधि का उपयोग किया, जहां एक्स-रे मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर के एकल फेमटोसेकंड दालों द्वारा आयनीकरण के माध्यम से ऊर्जा प्रसारित की जाती है। यह गर्म घने पदार्थ (WOM) के रूप में जाना जाने वाले एक विदेशी प्लाज्मा राज्य की उपस्थिति के साथ तेजी से आयनीकरण का कारण बनता है।



वार्म सघन पदार्थ (टीपीवी) किसी पदार्थ की समग्र स्थिति है, जो इसके मापदंडों में एक ठोस और एक आदर्श प्लाज्मा के बीच है। यह प्लाज्मा के रूप में वर्णित होने के लिए बहुत घना है, और संघनित पदार्थ भौतिकी से संबंधित होने के लिए बहुत गर्म है। दूसरे शब्दों में, यह एक प्लाज्मा और एक ठोस के बीच एक क्रॉस है। यह प्लाज्मा की तुलना में बहुत अधिक सघन है (0.01 से 100 ग्राम प्रति सेमी,), और कुछ मामलों में ठोस पदार्थ से दो गुना बड़ा होता है, जहाँ से इसे प्राप्त किया जाता है। सामान्य तौर पर, एक प्रकार का श्रोएन्ग्रेसेडिंगर पदार्थ ।

पानी से टीपीवी प्राप्त करने के लिए वर्तमान प्रयोग को वैज्ञानिकों के एक दल ने डीएसवाई में सेंटर फॉर द स्टडी ऑफ फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर (सीएफईएल) के कार्ल कैलमैन के नेतृत्व में किया था। अणु एसएलएसी राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला (यूएसए) में एक मुक्त इलेक्ट्रॉन एक्स-रे लेजर का उपयोग करके एक साथ राज्य की जांच के साथ गरम किया गया था। रेज़र ने पानी की एक धारा में ६.V६ केवी (१० ^६ जे / सेमी stream से अधिक) के अत्यंत तीव्र अल्ट्राशॉर्ट एक्स-रे फट गए।



"यह स्पष्ट रूप से पानी उबालने का कोई सामान्य तरीका नहीं है, " कलामन कहते हैं । - आमतौर पर, जब गर्म किया जाता है, अणु बस कठिन और कठिन हिलाते हैं। हमारा हीटिंग मौलिक रूप से अलग है। ऊर्जा एक्स-रे इलेक्ट्रॉनों को पानी के अणुओं से बाहर निकाल देती है, जिससे विद्युत आवेशों का संतुलन नष्ट हो जाता है। अचानक, परमाणु एक मजबूत प्रतिकारक शक्ति का अनुभव करते हैं और हिंसक रूप से आगे बढ़ना शुरू करते हैं। "

75 से कम फेमटोसेकंड में, पानी तरल से प्लाज्मा तक एक चरण संक्रमण से गुजरता है। प्लाज्मा पदार्थ की एक स्थिति है जिसमें इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं से हटा दिया जाता है, जिससे एक प्रकार का विद्युत आवेशित गैस बन जाता है।

उप्सला विश्वविद्यालय के प्रयोग ओलोफ जोंसन ने कहा, "लेकिन तरल से प्लाज्मा के रूपांतरण के दौरान, पानी अभी भी तरल के घनत्व को बरकरार रखता है, क्योंकि परमाणुओं को अभी भी महत्वपूर्ण रूप से आगे बढ़ने का समय नहीं मिला है।" पृथ्वी पर प्राकृतिक स्थिति में इस तरह की एक विदेशी स्थिति नहीं पाई जा सकती है: “सूर्य पर और गैस के विशाल बृहस्पति में कुछ प्लास्मा के समान ही विशेषताएं हैं, लेकिन केवल एक कम घनत्व है। इस बीच, यह पृथ्वी की कोर से अधिक गर्म है। "

पानी पर एक प्रयोग आयोजित करने से आप ऐसी विदेशी स्थिति में पानी के गुणों के बारे में बेहतर जान सकते हैं। यह सब अधिक महत्वपूर्ण है, इस पदार्थ के कुछ वास्तविक गुणों को देखते हुए: "पानी वास्तव में एक अजीब तरल है, और यदि इसकी विशेषताओं के लिए नहीं है, तो पृथ्वी पर कई चीजें ऐसी नहीं होंगी जो वे हैं, विशेष रूप से जीवन," जोंसन ने जोर दिया। पानी में घनत्व, गर्मी क्षमता और तापीय चालकता सहित कई असामान्य विशेषताएं और गुण हैं।

डेसी पार्टिकल फिजिक्स रिसर्च सेंटर में, वे भविष्य के सेंटर फॉर वॉटर साइंस की परियोजनाओं के हिस्से के रूप में पानी की अधिक से अधिक विसंगतियों का अध्ययन करने की योजना बना रहे हैं, जो डेसी में खोलने के लिए निर्धारित है।

प्रयोग ने एक्स-रे लेज़रों का उपयोग करके एकल अणुओं को ट्रैक करने के तरीकों को विकसित करने में मदद की। वैज्ञानिकों का कहना है कि मुक्त इलेक्ट्रॉन एक्स-रे लेज़र "संरचनात्मक जीव विज्ञान के एक नए युग का दरवाजा खोलते हैं, जिससे आपको बायोमोलेक्यूलस और ट्रैक डायनामिक्स शूट करने की अनुमति मिलती है जो मौजूदा तरीकों का उपयोग करके उपलब्ध नहीं हैं।"

वैज्ञानिक लेख 14 मई, 2018 को PNAS (doi: 10.1073 / pnas। 1711220115, pdf ) पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।