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El agua se calentó a una temperatura récord.

16.05.2018

Científicos del centro de investigación alemán de física de partículas DESY y la Universidad de Uppsala (Suecia) realizaron un experimento sobre el calentamiento ultrarrápido de agua con un láser de rayos X (razer) y observaron si el resultado coincidía con la simulación.

Por lo general, el calentamiento cuando se hierve agua consiste en transferir energía cinética a las moléculas a través de la vibración por convección o radiación de calor. Pero en este caso, los físicos utilizaron un método diferente, donde la energía se transfiere a través de la ionización mediante pulsos de un solo femtosegundo de un láser de electrones libres de rayos X. Esto provoca una rápida ionización con la aparición de un exótico estado de plasma conocido como materia densa cálida (WOM).

La materia densa cálida (WDM) es el estado de agregación de la materia, que, en términos de sus parámetros, se encuentra entre un cuerpo sólido y un plasma ideal. Es demasiado denso para ser descrito como un plasma y demasiado caliente para ser considerado en la física de la materia condensada. En otras palabras, es algo entre un plasma y un sólido. Es mucho más denso que el plasma (entre 0,01 y 100 g/cm2) y en algunos casos tiene una gravedad específica dos veces mayor que la del sólido del que se deriva. En general, una especie de sustancia de Schrödinger.

El experimento actual para obtener TPR del agua fue realizado por un grupo de científicos del Centro de Investigación de Láseres de Electrones Libres (CFEL) en DESY. El calentamiento de moléculas con estudio simultáneo del estado se realizó mediante un láser de electrones libres de rayos X en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC (EE.UU.). Más bien realizó destellos ultracortos extremadamente intensos de radiación de rayos X de 6,86 keV (más de 106 J/cm2) a través de un chorro de agua.

En menos de 75 femtosegundos, es decir, 75 quintillones de segundo, el agua pasa de fase líquida a plasma. El plasma es un estado de la materia en el que se eliminan electrones de los átomos, lo que da como resultado una especie de gas con carga eléctrica.

"Pero durante la transformación de un líquido en plasma, el agua aún retiene la densidad del líquido, ya que los átomos aún no han tenido tiempo de moverse significativamente", explica el coautor del experimento Olof Jonsson (Olof Jonsson) de la Universidad de Uppsala. .

Un estado tan exótico de la materia no se puede encontrar en estado natural en la Tierra: "Tiene las mismas características que algunos plasmas en el Sol y en el gigante gaseoso Júpiter, pero solo a una densidad más baja. Mientras tanto, es más caliente que la de la Tierra". centro." Realizar un experimento con agua le permite aprender mejor sobre las propiedades del agua en un estado tan exótico. Esto es aún más importante dadas algunas de las propiedades verdaderamente únicas de esta sustancia:

“El agua es realmente un líquido extraño, y si no fuera por sus peculiaridades, muchas cosas en la Tierra no serían como son, especialmente la vida”, enfatizó Jonsson. El agua tiene muchas características y propiedades anómalas, incluidas la densidad, la capacidad calorífica y la conductividad térmica.

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