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Laser

Wasser kochen in extremer Form

Für den Hausgebrauch ist dieser Wasserkocher sicher nichts: Mit Hilfe eines Lasers gelang es Wissenschaftlern, die Flüssigkeit in Rekordzeit zu erhitzen.
Kochendes Wasser

Wasser, ein auf den ersten Blick simples Molekül aus Wasser- und Sauerstoff, erweist sich bei genauerer Betrachtung als äußerst exotisch. Das belegt ein Experiment SLAC National Accelerator Laboratory in Kalifornien erneut. Unter der Leitung von Carl Caleman erhitzten Wissenschaftler dort mit Hilfe eines Röntgenlasers Wasser in absoluter Rekordzeit von Raumtemperatur auf 100 000 Grad Celsius, wie sie in »PNAS« schreiben. Für diesen Sprung benötigten sie nur 75 Femtosekunden (0,000000000000075 Sekunden), indem sie eine Wasserprobe mit kurzen Röntgenblitzen beschossen.

»Die hochenergetischen Röntgenblitze schlugen Elektronen aus den Wassermolekülen und zerstörten dabei das Gleichgewicht der elektrischen Ladungen«, so Caleman in einer Mitteilung. Die Atome wurden dadurch plötzlich stark voneinander abgestoßen, weshalb sie sich sehr heftig zu bewegen begannen. Mit ihrem Weltrekord erzeugten Caleman und Co darum in kürzester Zeit aus der ursprünglichen Flüssigkeit ein Plasma, also ein Gemisch aus freien Elektronen und positiv geladenen Ionen. »Gleichzeitig behielt das Plasma die ursprüngliche Dichte des flüssigen Wassers, da sich die Atome in der Zeitspanne kaum auseinander bewegen konnten«, erklärt Caleman.

Diesen exotischen Zustand könne man auf der Erde nur künstlich herbeiführen. »Er weist jedoch Gemeinsamkeiten mit bestimmten Plasmazuständen in der Sonne oder im Jupiter auf – wenngleich bei geringerer Dichte. Die Temperatur ist allerdings höher als im Erdkern«, sagt der Physiker. Mit ihrem Plasma wollen die Wissenschaftler die vielen Anomalien von Wasser zukünftig besser verstehen, etwa warum H2O so bizarre Dichteanomalien aufweist oder die Wärmeleitfähigkeit so stark schwankt.

20/2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 20/2018

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