在大约70飞秒（四分之一秒）之后，大多数水分子已经分解为氢（白色）和氧（红色）。 模拟：DESY /乌普萨拉大学的Karl Kalman为了研究极端条件下物质的外来特性，德国粒子物理研究中心DESY和乌普萨拉大学（瑞典）的科学家
进行了一项使用X射线激光（激光）超快加热水
的实验 -并观察结果是否与模拟相符。
通常，沸水涉及通过对流或热辐射的振动将动能传递至分子。 但是在这种情况下，物理学家使用了另一种方法，其中能量是通过X射线自由电子激光的单个飞秒脉冲通过电离传输的。 这会导致快速电离，并出现一种称为
热致密物质 （WOM）的奇异等离子体状态。
热致密物质（TPV）是物质的聚集状态，其参数介于固体和理想等离子体之间。 它太稠密以至于不能被描述为等离子体，而又太热以至于与凝聚态物理无关。 换句话说，它是等离子体和固体之间的交叉。 它比血浆致密得多（每立方厘米0.01至100克），在某些情况下，比重是从中获得固体的两倍。 通常，是一种
Schrodinger物质 。
由DESY的自由电子激光研究中心（CFEL）的卡尔·卡勒曼（Carl Caleman）领导的一组科学家完成了从水中获得TPV的当前实验。 在美国SLAC国家加速器实验室使用自由电子X射线激光在同时进行状态研究的情况下加热分子。 Razer在水流中进行了6.86 keV（大于10
6 J /cm²）的超强X射线超短脉冲爆发。
卡勒曼
说：“显然，这不是普通的开水方法。” -通常，当加热时，分子只会越来越难摇动。 我们的取暖方式根本不同。 能量X射线将电子从水分子中撞出，从而破坏了电荷的平衡。 突然，原子受到强大的排斥力并开始剧烈运动。”
在不到75飞秒的时间内，水经历了从液体到等离子体的相变。 等离子体是一种物质，其中电子从原子上被除去，从而产生一种带电的气体。
“但是，在液体转化为等离子体的过程中，水仍保留了液体的密度，因为原子还没有足够的时间移动。”乌普萨拉大学实验OlofJönsson的合著者解释道。 在地球的自然状态中找不到这种奇特的物质状态：“它具有与太阳和天然气巨星木星中的某些等离子体相同的特征，但密度较低。 同时，它比地球的核心还要热。”
在水上进行实验可以使您更好地了解这种奇特状态下的水的性质。 鉴于该物质具有某些真正独特的特性，这尤为重要：“水确实是一种奇怪的液体，如果不具有其特征，那么地球上的许多东西将不再是它们，尤其是生命，” Jonsson强调。 水具有许多异常特征和特性，包括密度，热容量和导热系数。
在DESY粒子物理研究中心，他们计划更紧密地研究水的异常情况，这是未来水科学中心项目的一部分，该中心计划在DESY开放。
该实验有助于开发使用X射线激光跟踪单个分子的方法。 科学家说，自由电子X射线激光器“为结构生物学的新时代打开了大门，使您能够拍摄生物分子并跟踪使用现有方法无法获得的动力学。”
该科学文章于2018年5月14日
发表在
PNAS期刊上（doi：10.1073 / pnas。1711220115，
pdf ）。