元スレ【物理】世界最速75フェムト秒で水を10万℃まで昇温、特異な相変化を観察

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1 :

ドイツ電子シンクロトロン(DESY)自由電子レーザー科学センター、スウェーデンのウプサラ大学などの研究チームは、X線レーザーを用いて75フェムト秒(1フェムト＝10^-15、すなわち10億分の1のさらに100万分の1)未満という極めて短い時間で水を常温から10万℃まで急速昇温させる実験に成功したと発表した。研究論文は「米国科学アカデミー紀要(PNAS)」に掲載された。

実験には、米国のSLAC国立加速器研究所に設置されているX線自由電子レーザー・線形加速器コヒーレント光源(LCLS：Linac Coherent Light Source)を用いた。水のジェット流に対して、超高強度のX線を極めて短時間だけ照射するという実験である。

通常の水の加熱では、外部からのエネルギーを受けて水分子が激しく動くことによって温度が上昇する。しかし、今回の実験による水の温度上昇は、これとは根本的に違う仕組みで起こるという。

研究チームの説明によると、強力なX線があたることで水分子のもっている電子が外に弾き出され、その結果、電荷のバランスが崩される。これによって原子に対して強い反発力が突然働き、原子の激しい運動が引き起こされる。

この突然引き起こされる原子の激しい運動が今回の実験での急速昇温の正体であり、75フェムト秒未満という超短時間に液体の水からプラズマ(原子から電子が引き離されて電荷を帯びた気体的な状態)への相転移が起こり、温度は10万℃に上昇する。

今回の実験では、液体の水からプラズマへの相転移があまりにも短時間に起きるため、その間に原子はそれほど移動することができない。このため、プラズマなのに密度は液体の水のままという奇妙な状態が出現するという。

研究チームは、このような急速なプラズマ化のプロセスをコンピュータでシミュレーションする研究を行っており、今回の実験による測定はシミュレーション結果を検証するために利用されている。

水はありふれた物質ではあるが、水の密度や熱容量、熱伝導性といった性質には、他の多くの物質とは大きく違う異常性があることが知られている。今回のような実験とシミュレーションをもとに水の特殊な状態を調べることによって、水に関するより一般的な性質の解明が進むことが期待されている。

http://news.mynavi.jp/article/20180528-637495/

レーザー照射開始から約70フェムト秒後の水の状態のシミュレーション。
ほとんどの水分子はすでに水素(白)と酸素(赤)に分離している(出所：Carl Caleman, DESY/ウプサラ大学)

2 :

超小型水爆くる？

3 :

>>2
こない

4 :

凄まじいな

5 :

お水の　商売は

　　　バカにしちゃいかんと　昔から、、、、

6 :

いよいよ、レーザーガンで人を蒸発させられる
時代の到来　　

7 :

原子から電子が引き離されると無重力になるとか？

9 :

問題はそれがどれくらいの量の水であるかだ。
単に水分子数個のエネルギーを極超短時間で上昇させましたというだけでは驚きでも何でもない。

10 = 7 :

急激に冷やせるといいのにね

11 :

相転移プラズマ水1リットル4400円で肺がんが治った！

12 :

その温度に至るまでに蒸発しないの？

13 :

星の話以上に日常生活と乖離しすぎて訳からんが、
よくまあそんな微細な状況を観察できるもんだな。

14 :

レンジでチンが激速に

15 :

新方式の電子レンジは可能になるのか？

16 :

その超高強度Ｘ線ってのを照射するのに使うエネルギーはどんなものなんだろね

17 = 13 :

>>14
>>15
言いおる。

18 :

>水のジェット流に対して、超高強度のX線を極めて短時間だけ照射
強度をだいぶ緩めて連続的に照射すれば給湯器になんのかな

19 :

>>18
たぶん、ならないはず。Ｘ線のエネルギーを注いで水の温度を上げているのではなく、
言ってみれば「今回の現象を引き起こすスイッチ」を「超高強度のＸ線」で押した状態だから
そのスイッチを押すに至らないＸ線なら何事も無く通過するだけで終わると思う。

20 :

通常　これほど短期の熱上昇があれば水蒸気爆発とか起こるよなぁ
ツングースカもそうした結果という説もあるねぇ

＊アジアミリタリーサイト
http://moemoemoeone.web.fc2.com/index.html

*爆撃機に対艦ミサイル 中国要塞島の暴走が止まらない!

*飢えた熊】財政難ロシア　中国に空母援助を求めるか

*中国人スパイ逮捕　ダブルエージェント・リー!

21 :

人類滅亡

22 :

ふむふむ　完全に理解した

24 :

Ｘ線給湯器！新時代の温水器です！

25 :

地球上に水はたくさんあるから、エネルギーに変換する方法を考えるべき

26 :

ちょっと何言ってるかわからない

27 :

ゼットン「俺の火球、1兆度。ま、後付け設定だがなw」

28 :

核融合炉に使えそうだな、密度が水のままであることがうれしい

29 :

密度が液体なのに状態がプラズマっておもしれーな。
これを何に転用するのかは想像すら出来んがw

30 :

水の密度のまま、昇華できずに煮えたのか・・・・・・・・

31 :

※ オプションとして核融合が出来ます。

32 :

実験室どころか研究所が蒸発しそうなんだが
液体のままってどういうこと？

33 :

>>12
蒸発して気化するどころかプラズマになっとるがな

34 :

>>9
頭悪そ

35 :

闇の翼

36 :

　


相転移って言っても、

水素と酸素に分かれちゃってるのに純粋に水の相転移って言えるのか？

還元反応込じゃないのか。


　

37 :

数年後にシャープが家庭用製品化しそう

38 :

> プラズマなのに密度は液体の水のまま

なにその厨二心が疼く設定ｗ

39 :

グリフィス「呼んだ？」

40 :

この様子動画で見てみたいな。特定波長の励起光の色してそう。

41 :

水中ジェットエンジン暴誕！

42 :

実際に見てみたいな

43 :

プランク時間的にはいくら？

44 :

>>2
重水に対してX線照射して，尚且つ，閉じ込めることができれば，あるいは。
重水を球殻状に加熱すると，球殻の中心はどれくらいの圧力になるかなぁ。

45 :

＞超高強度のエックス線
それはガンマ線というのでは？

46 = 43 :

いわないよ

47 :

そんなに温めたらごはん美味しくないだろうに

48 :

神様「そういうふうに作ってないから！バグらせないで！」

49 :

プラズマ相転移だから電子が引き剥がされてイオン化した粒子と電子が混在してる状態
蛍光灯も核融合もプラズマ

50 :

戦争に使われたらエライ事にならんか？

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