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L'acqua è stata riscaldata a una temperatura record

16.05.2018

Gli scienziati del centro di ricerca tedesco per la fisica delle particelle DESY e dell'Università di Uppsala (Svezia) hanno condotto un esperimento sul riscaldamento ultrarapido dell'acqua con un laser a raggi X (razer) e hanno cercato di vedere se il risultato corrispondeva alla simulazione.

Di solito, il riscaldamento durante l'ebollizione dell'acqua consiste nel trasferire l'energia cinetica alle molecole attraverso la vibrazione mediante convezione o radiazione di calore. Ma in questo caso, i fisici hanno utilizzato un metodo diverso, in cui l'energia viene trasferita attraverso la ionizzazione da singoli impulsi di femtosecondi di un laser a elettroni liberi a raggi X. Ciò provoca una rapida ionizzazione con la comparsa di uno stato plasmatico esotico noto come materia densa calda (WOM).

La materia densa calda (WDM) è lo stato di aggregazione della materia, che, in termini di parametri, si trova tra un corpo solido e un plasma ideale. È troppo denso per essere descritto come un plasma e troppo caldo per essere considerato nella fisica della materia condensata. In altre parole, è qualcosa tra un plasma e un solido. È molto più denso del plasma (tra 0,01 e 100 g/cm2) e in alcuni casi ha un peso specifico doppio di quello del solido da cui deriva. In generale, una specie di sostanza di Schrödinger.

L'attuale esperimento per ottenere il TPR dall'acqua è stato condotto da un gruppo di scienziati del Center for Research on Free Electron Lasers (CFEL) del DESY. Il riscaldamento delle molecole con lo studio simultaneo dello stato è stato effettuato utilizzando un laser a elettroni liberi a raggi X presso lo SLAC National Laboratory of Accelerators (USA). Piuttosto ha effettuato lampi ultracorti estremamente intensi di radiazione di raggi X di 6,86 keV (più di 106 J/cm2) attraverso un getto d'acqua.

In meno di 75 femtosecondi, cioè 75 quintilionesimi di secondo, l'acqua subisce una transizione di fase da liquido a plasma. Il plasma è uno stato della materia in cui gli elettroni vengono rimossi dagli atomi, risultando in una specie di gas elettricamente carico.

"Ma durante la trasformazione di un liquido in un plasma, l'acqua mantiene ancora la densità del liquido, poiché gli atomi non hanno ancora avuto il tempo di muoversi in modo significativo", spiega il coautore dell'esperimento Olof Jonsson (Olof Jonsson) dell'Università di Uppsala .

Uno stato della materia così esotico non si trova allo stato naturale sulla Terra: "Ha le stesse caratteristiche di alcuni plasmi del Sole e del gigante gassoso Giove, ma solo a una densità inferiore. Nel frattempo è più caldo di quello terrestre nucleo." Condurre un esperimento sull'acqua ti consente di conoscere meglio le proprietà dell'acqua in uno stato così esotico. Questo è tanto più importante date alcune delle proprietà davvero uniche di questa sostanza:

"L'acqua è davvero uno strano liquido, e se non fosse per le sue peculiarità, molte cose sulla Terra non sarebbero come sono, in particolare la vita", ha sottolineato Jonsson. L'acqua ha molte caratteristiche e proprietà anomale, tra cui densità, capacità termica e conducibilità termica.

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Lettiera per gatti Petgugu Global 15.04.2024

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L'attrattiva degli uomini premurosi 14.04.2024

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Casco elettronico per camionisti 14.04.2024

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Antivitaminici al posto degli antibiotici 13.04.2024

Il problema della resistenza batterica agli antibiotici sta diventando sempre più grave e rappresenta una minaccia per il trattamento efficace delle infezioni. Alla luce di ciò, i ricercatori sono alla ricerca di nuovi modi per combattere i superbatteri. Una delle direzioni promettenti è l'uso di antivitaminici che possono avere un effetto antibatterico. Gli antivitaminici, sebbene conosciuti come l’opposto delle vitamine, si sono rivelati uno strumento promettente nella lotta contro la resistenza batterica agli antibiotici. Uno studio condotto da scienziati dell'Università di Göttingen in Germania ha confermato il loro potenziale nella creazione di nuovi farmaci per combattere infezioni pericolose. Con l’aumento dei superbatteri resistenti agli antibiotici, è necessario trovare trattamenti alternativi. Gli antivitaminici sono molecole simili alle vitamine, ma capaci di inibire l'attività batterica senza danni per il corpo umano. Al momento la scienza conosce solo tre antivitaminici: la rosa ... >>

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Laser ad eccitoni sui batteri 28.08.2016

I fisici del Regno Unito e della Germania hanno sviluppato un laser che funziona utilizzando una proteina fluorescente verde derivata da un E. coli modificato (Escherichia coli).

A differenza della maggior parte dei laser che utilizzano l'emissione stimolata, che si verifica quando un elettrone passa da un livello di energia elevato a uno inferiore, il dispositivo proposto dagli scienziati appartiene alla classe degli eccitoni-polaritoni.

Nei suoi microrisonatori, riempiti con la proteina di batteri geneticamente modificati, si formano eccitoni - quasi-particelle da elettroni e lacune, che, accoppiandosi con i fotoni, si trasformano in altre quasi-particelle - polaritoni. Quest'ultimo può essere trovato in un'ampia gamma di stati energetici e la proteina fluorescente verde impedisce agli eccitoni di annientarsi prima che diventino polaritoni.

Il dispositivo funziona a temperatura ambiente e non richiede l'uso di materiali costosi, in particolare materiali inorganici o organici costosi. Il laser creato dagli scienziati può essere utilizzato nelle comunicazioni ottiche e nelle misurazioni di precisione.

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