Genel
Trend

X Işını Lazerleriyle 172 C’ye Kadar Isıtılan Su, Buharlaşmadan Sıvı Halde Gözlendi

XFEL’den bilim insanları, suyu kaynatmadan lazerle 172 0C’ye kadar sıvı halde bırakarak ısıtmayı başardılar.  Araştırmayla suyun bu ekstrem sıcaklıklarda anormal davranışları gözlenmiş oldu. X ışını lazerleri kullanılarak yapılan araştırmanın sonuçları Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) dergisinde yayınlandı.

Almanya, Hamburg’daki DESY tesisinden Schleswig-Holstein’daki komşu Schenefeld kasabasına kadar uzanan uluslararası bir araştırma tesisi olan Avrupa XFEL, dünyadaki en güçlü X ışını lazerine ev sahipliği yapıyor.  Lazer o kadar güçlü ki, saniyede 27,000 yoğun X ışını flaşı üretebiliyor. Deneyde ise 120 flaşlık lazer seti kullanıldı. Her bir flaş saniyenin milyonda birinden az zamanda (tam olarak 0.886 mikrosaniye) gerçekleşiyor. Sonra bilim insanları lazer atımlarını ince, su dolu bir kuartz cam tüpe yollayarak, suyun reaksiyonunu gözlemledi.

“Kendi kendimize, X ışını lazeriyle kaç dereceye kadar ısıtabileceğimizi sorduk ve halen su gibi davranıp davranmayacağını sorduk. Örneğin, yüksek sıcaklıklarda bile hale soğutucu fonksiyonu görüyor mu? “ olarak açıklıyor baş yazar DESY’den Felix Lehmkühler. Süper ısıtılmış suyun özelliklerini anlamak, polimerler veya biyolojik numuneler gibi ısı duyarlı maddeler için oldukça önemli.  

“ X ışını flaşları sayesinde, suyu saniyenin 1/10000’de birinde buharlaştırmadan 172 0C’ye kadar ısıtabildik,” diye belirtiyor  Lehmkühler. Bu gibi kaynama gecikmesi ancak 110 0C’ye kadar normal olarak kabul edilebilir. “Fakat tek anormal özelliği bu değil,” diye altını çiziyor fizikçi Lehmkühler. Bilim insanları silisyum nanokürelerin suda yüzme hareketini inceleyerek numune dinamiklerini işaretçi olarak kullandı. “Ekstrem sıcaklıklara ısıtılmış su içinde,silisyum dioksit nano kürelerin rastgele beklenen Brownian moleküler hareketinden önemli derecede saptığını gözlemledik. Bu da numunenin homojen ısınmadığını gösteriyor,” diyor Lehmkühler. Mevcut teorik modeller henüz suyun bu davranışını açıklamakta yeterli değil.

Suyun bu ilginç davranışını inanılmaz detaylı görmek için çok hızlı flaş sekansları kullanıldı. Avrupa XFEL’in eşsiz tekrarlama hızı ve saniyedeki yüksek atım sayısı sayesinde deney mümkün oldu.

DESY liderliğindeki konsorsiyum tarafından geliştirilen AGIPD (Adaptif Kazanç Entegre Piksel Dedektörü- Adaptive Gain Integrating Pixel Detector) saniyenin 220 milyarda birinde(nanosaniye) 350 seri görüntü alabiliyor.

İşte bu son teknoloji kurulum sayesinde suyun yüksek sıcaklıklara ısıtılması vede  düşük yoğunluklu lazerle hassas kontrolü mümkün oldu.

XFEL yüksek teknolojisi sayesinde, X ışını lazeriyle su kaynama noktasının çok üstünde yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılabildi ve anormal dinamikleri gözlenebildi.

Araştırma Referansı:

 Felix Lehmkühler et al, Emergence of anomalous dynamics in soft matter probed at the European XFEL, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.2003337117

Facebook Yorumları
Kaynak
phys.org
Daha Fazla Göster

Oğuz Sezgin

Bir bilim sever ve kimyager olarak, internetteki eksikliği görerek Gerçek Bilim’i 2012'de kurdum. Bu sitede gördüğünüz pek çok bilim ve teknoloji haberini oldukça ciddi kaynaklardan toplayarak sizin için araştırıyor, çeviriyor ve geliştiriyorum. Gerçek Bilim'deki diğer yazarlar ve ben, her gün baş döndürücü şekilde gelişen bilim ve teknoloji haberlerini size aktarmaktan kıvanç duyarız.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Başa dön tuşu