Verdens hurtigste vandvarmer bringer vand i eksotisk tilstand
more_vert
close
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Verdens hurtigste vandvarmer bringer vand i eksotisk tilstand

69 femtosekunder efter at være ramt af en intens røntgenpuls er de fleste vandmolekyler allerede spaltet i hydrogen (hvid) og oxygen (rød). Illustration: Carl Caleman, CFEL/DESY og Uppsala Universitet

Frielekronlasere som European XFEL i Hamburg er blandt de nyeste værktøjer materialeforskere og biologer i lighed med synkrotroner og neutronkilder kan benytte til at studere forskellige former for strukturer.

Læs også: Verdens største røntgenlaser klar til drift

En tysk-svensk forskergruppe har set nærmere på, hvad der sker med vandmolekyler, når de rammes af den kortvarige intense røntgenstråling i frielektronlasere, og i den forbindelse har de opnået den hurtigste vandopvarmning nogensinde.

På under en tiendedel picosekund har de opvarmet vand fra stuetemperatur til 100.000 grader slår de med stolthed fast i en pressemeddelelse, der beskriver de videnskabelige resultater, som de har fremlagt i en ny artikel i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Bedre forståelse af biologien

Det er nu vigtigt at notere, at formålet med den videnskabelige undersøgelse ikke har været at opvarme vand ekstremt hurtigt. Det har været at forstå, hvad der vil ske med vand i biologisk materiale, når det skal undersøges med frielektronlasere.

Det er vigtigt for at vide, hvordan biologisk materiale ødelægges under sådanne målinger - og det vil ske, når vandet opvarmes så voldsomt.

Forsøgene er udført ved den amerikanske frielektronlaser Linac Coherent Light Source LCLS.

Læs også: Ny røntgenlaser kan udhule atomer

Termisk kontra ikke-termisk opvarmning

Opvarmning af vand med en røntgenlaser adskiller sig fundamentalt fra almindelig termisk opvarmning, hvor varmetilførslen populært sagt ryster vandmolekylerne mere og mere - varme er jo kort sagt bevægelse af molekyler.

Med LCLS udsætter forskerne i stedet vandmolekylerne for en voldsom kraft fra en kortvarig røntgenpuls med en energi på 6,86 kiloelektronvolt (stråling med en bølgelængde på 0,18 nm) og en energitæthed på mere end en million Joule pr. kvadratcentimeter.

Det slår næsten øjeblikkeligt elektroner ud af vandmolekylerne, så de oplever en voldsom elektrisk kraft, der får dem til at bevæge sig meget voldsomt.

På mindre end 75 femtosekunder går vand fra at være flydende til at være et plasma, som er en elektrisk ladet gas, hvor elektroner er helt adskilt fra atomkernen.

Det særlige er, at det sker så hurtigt, at atomerne ikke har tid til at bevæge sig langt, så plasmaet har et tæthed, der minder om en væske. Det er helt anderledes end den plasma, man vil benytte i eksempelvis fusionsreaktorer.

Et så eksotisk tilstand findes ikke naturligt på Jorden, men den deler visse karakteristika med tilstande, som findes i det indre af stjerne og store gasplaneter.