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Unterkühltes Wasser: Flüssig bei minus 46 Grad Celsius

Ab minus 38 Grad Celsius gefriert Wasser zu einer glasartigen, nichtkristallinen Form. Erstmals gelang es Physikern Wasser dort flüssig zu halten.
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Erstmals ist es Physikern um Anders Nilsson vom US-Beschleunigerzentrum SLAC Wasser auf minus 46 Grad Celsius herunterzukühlen, ohne dass es gefriert, und dessen Struktur mit Hilfe einen starken Röntgenlasers zu untersuchen. Damit stießen sie ine eine Art eisiges Niemandsland vor, dass sich in einer Temperaturregion zwischen minus 38 und minus 115 Grad Celsius befindet: Wasser erreicht hier eine glasartige, nichtkristalline Form, was bislang experimentell noch nicht belegt werden konnte. Nun zeigt sich: Die innere Ordnung des unterkühlten Wasser nimmt mit fallender Temperatur kontinuierlich zu, so die Forscher.

Um in diesen Bereich vorzustoßen, konstruierten die Wissenschaftler ein spezielles Gerät, das winzige Wassertröpfchen in eine Vakuumkammer schießt. Dort verdampft Wasser von der Tropfenoberfläche, wobei die Verdunstungskälte den übrigen Tropfen kühlt weiter kühlt. Das unterkühlte Wasser beschossen sie dann mit ultrakurzen und extrem hellen Röntgenlaserblitzen, um die Struktur zu analysieren. "Je kälter die Tröpfchen waren, desto mehr hatten bereits Eiskristalle in sich. Ein nennenswerter Teil blieb jedoch komplett flüssig", so der beteiligte Anton Barty vom DESY in Hamburg. "Es gibt verschiedene, konkurrierende Theorien dazu, wie Wasser sich in diesem 'Niemandsland' verhält. Unsere Ergebnisse zeigen, dass unterkühltes Wasser auf einer lokalen Skala mehr und mehr innere Ordnung gewinnt, dass diese Veränderung kontinuierlich abläuft und sich bei tiefen Temperaturen stark beschleunigt." Nun wollen die Physiker in noch kältere Regionen vorstoßen.

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