تبلیغات
مطالب اینترنتی - گرمایش ۱۰۰ هزار درجه آب در کمتر از ۱۰ پیکوثانیه با لیزر اشعه ایکس


پژوهشگران توانستند آب را در کمتر از ۱۰ پیکوثانیه از دمای ۲۰ درجه به دمای ۱۰۰ هزار درجه برسانند؛ اما چگونه؟

پژوهشگران با استفاده از یک لیزر قدرتمند که از خود اشعه ایکس ساطع می‌کند، مقداری آب را در کمتر از ۱۰ پیکوثانیه (هر پیکوثانیه برابر با یک تریلیونم ثانیه است) از دمای اتاق (۲۰ درجه سانتی‌گراد) به ۱۰۰ هزار درجه سانتی‌گراد رساندند. این مجموعه‌‌ی آزمایشی که می‌توان آن را سریع‌ترین گرم‌کننده‌ی آب نامید، حالتی عجیب و ناشناخته از آب را تولید کرد. از این رو پژوهشگران امیدوارند با مطالعات بیشتر، درباره خواص عجیب و ناشناخته‌ی آب که فراوان‌ترین و مهم‌ترین مایع کره‌ی زمین است، اطلاعات بیشتری کسب‌کنند. این مشاهدات همچنین کاربردهایی در زمینه‌ی، کاوش‌های بیولوژیکی و آشنایی با لیزر‌های اشعه‌ی ایکس دارد. تیم کارل کالمان از طرف موسسه CFEL و دانشگاه آپسالا سوئد مسئول انجام این پژوهش بودند و گزارش خود را در ژورنال PNAS منتشر کردند.

گرمایش آب با پرتو ایکس

پژوهشگران با استفاده از لیزر الکترون آزاد در آزمایشگاه SLAC (زیرمجموعه دانشگاه استنفورد) در آمریکا، شلیک‌های بسیار شدید و فوق‌العاده کوتاهی از اشعه‌ای ایکس را به جریانی سریع از آب داشتند.

کالمان می‌گوید:

کار ما روش متداولی برای به جوش آوردن آب نیست!

در حالت معمول، وقتی آب را گرم می‌کنیم، تکان‌خوردن مولکول‌ها بیشتر و بیشتر می‌شود. در حالت مولکولی، گرما رابطه‌ی مستقیمی با حرکت دارد؛ هرچه جسمی گرم‌تر شود، سرعت حرکت مولکول‌هایش بیشتر خواهدشد. به‌عنوان مثال در اجاق گاز یا اگر کمی دقیق‌تر باشیم، در مایکروفر به‌وسیله‌ی گشتاور مغناطیسی که ایجاد می‌شود، سرعت حرکت مولکول‌های آب بیشتر شده و آن‌ها متناوبا، جلو و عقب می‌روند که در نهایت این عمل باعث انتقال گرما شده و غذای‌ ما گرم یا پخته می‌شود.

مقاله‌های مرتبط:

کالمان در ادامه توضیح می‌دهد:

سازوکار ایجاد گرمایش در پژوهش ما، اساسا متفاوت است.

پرتوهای پرانرژی ایکس، الکترون را از داخل مولکول آب، خارج می‌کنند؛ بنابراین تعادل بار الکتریکی بر هم می‌خورد و اتم در واکنش به این نیروی دفع‌کننده، شروع به حرکت ناگهانی و سریع می‌کند، به بیان دیگر، با خارج شدن الکترون از داخل مولکول و برهم خوردن تعادلی که باعث شده‌ بود، برآیند تمام نیروهای ذرات زیراتمی، صفر و اصطلاحا اتم در حالت پایدار باشد، پروتون‌ها شروع به دفع یک‌دیگر می‌کنند و در ادامه اتم حرکت می‌کند تا دوباره به حالت پایدار خود برسد!

آب در کمتر از ۷۵ فمتوثانیه، از حالت مایع به حالت پلاسما تغییر فاز می‌دهد. پلاسما حالتی است که در آن اتم‌ها، الکترون از دست داده‌اند و به صورت یون گازی هستند

اولوف جانسون، یکی دیگر از نگارنده‌های این مقاله می‌افزاید:

اما هنگامی که آب از حالت مایع خود به پلاسما تبدیل می‌شود، تغییری در چگالی‌اش ایجاد نمی‌شود، زیرا اتم‌ها در این زمان اندک، جابه‌جایی قابل توجهی نداشته‌اند. این حالت عجیب از ماده، ویژگی‌های مشابه بسیاری با پلاسمای خورشید و گاز موجود در سیاره بزرگ مشتری دارد، اما چگالی‌اش کمتر و در عین‌حال گرم‌تر از هسته زمین است.

گرمایش آب با پرتو ایکس

پژوهشگران برای اعتبار بخشیدن به روند شبیه‌سازی، اندازه‌گیری دقیق را نیز در دستور کار خود قرار دادند. اندازه‌گیری و شبیه‌سازی در کنارهم، می‌تواند ابزار مناسبی برای، افزایش اطلاعات عمومی درباره آب و در عین‌حال بررسی حالت عجیب آن باشد.

جانسون تاکید می‌کند:

آب، حقیقتا مایع عجیبی است، شاید اگر همین ویژگی‌های عجیب نبود، بسیاری پدیده‌ها نظیر حیات در کره‌ی زمین وجود نداشت!

آب ویژگی‌های استثنایی و خاصی را در خود جای داده‌است؛ چگالی غیرعادی و بالابودن گرمای ویژه، گوشه‌ای از ناهنجاری‌های این مایع است. باتوجه به برنامه‌ریزی‌های مرکز جهانی آب، در آینده‌ای نه‌چندان دور، ویژگی‌های خاص و منحصربه‌فرد دیگری از این مایع کشف خواهدشد و نتایج به‌دست‌آمده، اهمیت زیادی برای فعالیت‌‌های بشری دارد.

شاید اگر همین ویژگی‌های آب نبود، حیات در کره زمین وجود نداشت

کِنِت بیرین، دیگر نویسنده‌ی این مقاله ادامه می‌دهد:

این مطالعه و بررسی، جدا از اهمیتی که در زمینه‌ی بنیادی علم دارد، باعث آشنایی بیشتر با لیزر‌های پرتوی ایکس می‌شود؛ چرا که غالبا از این دستگاه برای یافتن ذرات زیرات زیراتمی استفاده می‌شود و کاربرد فراوانی در آزمایش‌هایی دارد که شامل مایعات و لیزرپرتوایکس هستند.

در حقیت می‌توان گفت، هرنمونه‌ای را که کریستال نباشد، اگر در مقابل پرتوایکس قرار دهیم، ساختار هسته‌اش به شیوه‌ای که ما مشاهده و در مقاله تجزیه‌وتحلیل کردیم، تخریب می‌شود!

نیکسور تیمنیو، یکی دیگر از پژوهشگران کلیدی حاضر در این مطالعات در پایان گفت:

اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهد که پس از شلیک پرتوایکس و بر هم‌ زدن تعادل، در ۲۵ فمتوثانیه‌ی اول، هیچ‌گونه تغییری در ساختار ایجاد نمی‌شود، اما پس از ۷۵ فمتوثانیه، تغییرات کاملا مشهود و قابل دیدن است. مشاهدات‌ و همچنین بررسی‌های‌ما، می‌تواند باعث ایجاد تکنیک‌های بهتر و موثرتری برای آشکارسازی تک‌مولکول‌ها یا دیگرذرات بسیار ریز، به وسیله لیزر پرتوایکس بشود!



لینک منبع

مطلب گرمایش ۱۰۰ هزار درجه آب در کمتر از ۱۰ پیکوثانیه با لیزر اشعه ایکس در سایت مفیدستان.


  • آخرین ویرایش:-
نظرات()   
   
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
آخرین پست ها

بیل گیتس: بدون پل آلن مایکروسافت به‌ وجود نمی‌آمد..........پنجشنبه 26 مهر 1397

۹ آبان، تاریخ رونمایی رسمی گوشی جدید آنر..........سه شنبه 17 مهر 1397

این هتل ها مخصوص حیوانات در سفر هستند!!+ تصاویر..........چهارشنبه 10 مرداد 1397

رازهای پس انداز کردن پول..........شنبه 30 تیر 1397

گرمایش ۱۰۰ هزار درجه آب در کمتر از ۱۰ پیکوثانیه با لیزر اشعه ایکس..........شنبه 5 خرداد 1397

افزایش حقوق کارمندان تا ۱۶ درصد است نه ۱۲..........جمعه 7 اردیبهشت 1397

زلزله زدگان، نیازمند وسایل سرمایشی هستند..........جمعه 31 فروردین 1397

تکذیب مذاکره با جاسبی برای شهرداری تهران..........جمعه 24 فروردین 1397

خواص آب نارنج در طب سنتی..........یکشنبه 6 اسفند 1396

جعبه گشایی از گوشی پرچم‌دار ال‌جی V30 پلاس..........دوشنبه 30 بهمن 1396

بهترین و شیک ترین مدل های دکوراسیون آپارتمان 97 و 2018..........پنجشنبه 19 بهمن 1396

موفقیت آزمایش واکسن جدید سرطان در نابودی تومورها..........یکشنبه 15 بهمن 1396

وزیر ارتباطات در جریان روند ثبت نام کارت هوشمند قرار گرفت..........سه شنبه 5 دی 1396

چگونه رابطه خود را با همسرمان بهتر کنیم؟..........جمعه 10 آذر 1396

عرضه سومین نسخه آزمایشی اندروید ۸ برای اس ۸..........شنبه 4 آذر 1396

همه پستها