1: 野良ハムスター ★ 2018/05/28(月) 23:55:17.60 ID:CAP_USER
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。

https://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)
no title

引用元: ・http://egg.5ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1527519317/

4: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/28(月) 23:59:11.47 ID:afDZSBcg
凄まじいな

7: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 00:03:03.10 ID:GCL3p9UK
原子から電子が引き離されると無重力になるとか?

9: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 00:05:14.78 ID:iAqCxlxa
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。

34: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 01:26:52.99 ID:Hf5w/H5c
>>9
頭悪そ

75: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 10:14:13.87 ID:Uuj5UDlH
>>9
驚けないってことは君が何も理解できていないということだ

10: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 00:09:34.58 ID:GCL3p9UK
急激に冷やせるといいのにね

12: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 00:18:45.79 ID:yuuOKQtS
その温度に至るまでに蒸発しないの?

33: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 01:25:27.85 ID:oUpQjJD9
>>12
蒸発して気化するどころかプラズマになっとるがな

15: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 00:30:40.57 ID:aQuUpypb
新方式の電子レンジは可能になるのか?

18: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 00:33:49.86 ID:yc+0s4G/
>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: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 00:45:50.77 ID:BfDkbOnd
>>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。

77: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 11:12:10.37 ID:vsEeqXzi
>>19
いやいや電磁波当てたらその吸収した分温度上がるだろ

83: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 12:53:32.79 ID:icuEyfef
>>18
水分子から電子を引っ剥がしただけ
電子が戻れば通常の状態になる
太陽光が分子に当たるだけでもそれくらいの反応は常に起こってる
蛍光灯そんな感じで内部は1万度
地球大気層の熱圏でも2000度に達してる

26: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 01:05:15.34 ID:3xCyQcYD
ちょっと何言ってるかわからない

27: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 01:06:50.68 ID:wlw/fDob
ゼットン「俺の火球、1兆度。ま、後付け設定だがなw」

37: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 01:54:12.45 ID:P5E5TwLu
数年後にシャープが家庭用製品化しそう

40: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 02:23:24.07 ID:M4yEg5uT
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。

42: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 02:41:05.61 ID:5GB2ABwZ
実際に見てみたいな

45: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 03:02:37.44 ID:4ALSj/V0
>超高強度のエックス線
それはガンマ線というのでは?

46: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 03:04:31.73 ID:v4opCB5V
いわないよ

47: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 03:05:02.19 ID:4smvrazW
そんなに温めたらごはん美味しくないだろうに

54: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 06:03:24.42 ID:iMyIjluu
>>1
やめろ。
水がかわいそうだろ。

57: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 06:25:34.24 ID:abdwRRnc
>>1
アト秒まであと少しだな

61: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 06:42:31.45 ID:Te0awMDL
ナノ秒までしか知らなかったなのです

71: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 09:08:35.12 ID:Imh7mqFW
水って100℃以上になるのー?

80: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 12:14:41.47 ID:8HkCcuwl
>>1
どうやって温度測るの?
他にも世界で最高の測定温度って億単位だと思うけど、分子の振動具合とかなんかの手段あるのかな?

81: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 12:18:12.97 ID:6FroI3Xl
核融合の点火は1億2000万度ということだから
全然足りないなw

85: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 14:47:01.89 ID:DVupBezA
ウォーターラムジェットエンジンくる?

86: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/05/29(火) 15:11:24.24 ID:IdVM5CdU
水温が上昇する時間的な速さよりも、10万度という温度にまで達することの方が驚き