Кроме того, переводя воду в совершенно новое физическое состояние.
Забудьте о согревании утреннего кофе в микроволновой печи; лазерный импульс, выполненный из рентгеновских лучей, установил рекорд для нагрева нескольких микролитров воды до 100 000 градусов Цельсия в 75 миллионных долях миллиардной доли секунды.
Мы бы не рекомендовали выпить плазму, по крайней мере, не подув на неё сначала. Но этот продукт может помочь нам лучше понять необычные свойства воды проводя тонкие исследования, которые основаны на мощных рентгеновских лазерах.
Благодаря их малым длинам волн интенсивно сфокусированные рентгеновские лучи являются отличным инструментом для изучения атомных структур молекул и других наномасштабных объектов.
К сожалению, это что-то вроде обоюдоострых мечей - эти короткие волны в момент много ударов, поэтому, если вы хотите внимательно посмотреть на структуры внутри живых клеток, вы не должны ожидать, что многое останется после того, как вы сделаете снимок.
Чтобы лучше понять физику, лежащую в основе этого разрушения, международная команда исследователей ударила по маленькой струе воды вспышкой с рентгеновского лазера, названного Linac Coherent Light Source в Национальной лаборатории ускорителей SLAC в США.
Излишне говорить, что тонкий поток воды быстро нагрелся.
«Это не обычный способ кипятить вашу воду», - говорит физик Карл Калман из Университета Упсалы в Швеции.
«Обычно, когда вы нагреваете воду, молекулы будут просто встряхиваться сильнее и сильнее».
Вместо этого вспышка рентгеновских лучей ударила электроны прямо из молекул воды, оставив их в равновесии.
«Итак, внезапно атомы ощущают сильную отталкивающую силу и начинают бешенно двигаться», - говорит Камен .
Это сильное смещение - для всех целей то, что мы называем «жарой», равно палящему 100 000 градусов по Цельсию, более горячее, чем ядро Земли.
Более того, для достижения этого требуется менее 75 фемтосекунд, что не дает молекулам, образующим струйку воды, много времени, чтобы убежать.
Этот внезапный шок создает необычную фазу воды, которая все еще является жидкостью, но обладает свойствами газообразного супа заряженных частиц.
«Он имеет аналогичные характеристики, как некоторые плазмы на Солнце и газовый гигант Юпитер, но имеет более низкую плотность», - говорит физик Олоф Йонссон из Университета Уппсалы.
«Между тем, это жарче, чем ядро Земли».
Это исследование также имеет некоторые важные последствия для использования рентгеновских лучей для исследования материалов, смешанных в воде, таких как обнаруженные внутри живых клеток. За первые 25 фемтосекунд после удара рентгеновскими лучами не так уж и много.
Только на фемтосекундной отметке 75 всё разрушается, и молекулы ионизированной воды вызывают значительные изменения окружающей химии, эффективно разрушая материал в процессе.
«Исследование дает нам лучшее представление о том, что мы делаем с разными образцами», - говорит физик Никусор Тимнану из Университета Уппсалы.
Знание сроков и характера изменений состояния также может помочь ученым улучшить методы, которые фиксируют более точные детали атомных структур различных биохимических веществ.