Ottenuto in laboratorio un nuovo stato dell’acqua

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Un team di scienziati del centro di ricerca tedesco DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) coadiuvati da colleghi dalla Uppsala University (Svezia) hanno ottenuto un nuovo stato dell’acqua, non esistente in natura, riscaldandola con un laser a raggi X, lo stesso DESY ne ha dato notizia, mentre lo studio è stato pubblicato su PNAS.
Prima di spiegare cosa gli scienziati hanno fatto e cosa hanno ottenuto una piccola premessa sul perché, ovviamente per ragioni di studio, forse vi chiederete studio di cosa dell’acqua? Che c’è da studiare? Moltissimo, in realtà questo elemento essenziale per la vita è un liquido con caratteristiche particolari che lo distinguono dalla maggior parte degli altri liquidi, per questo è interessantissima per gli scienziati, tanto interessante che prossimamente al DESY sarà aperto il Centre for Water Science (CWS).
Una di queste particolarità che certamente conoscete ma sulle cui implicazioni non avete riflettuto abbastanza è che l’acqua quando ghiaccia aumenta di volume, se vi siete dimenticati una bottiglia di vetro piena d’acqua nel surgelatore forse ve ne siete resi conto a vostro spese, gli altri liquidi non si comportano così, ghiacciando diminuiscono di volume. Questa particolarità dell’acqua è l’unico motivo per cui il ghiaccio galleggia. Altri liquidi cominciano a gelare dal fondo, ma se l’acqua si comportasse così i pesci se la passerebbero niente affatto bene.
L’esperimento che ha creato un nuovo stato dell’acqua



Gli scienziati hanno utilizzato un potente laser a raggi X chiamato LCLS (Linac Coherent Light Source) che si trova presso il SLAC National Accelerator Laboratory di Stanford (USA). Con questo potentissimo laser hanno colpito un getto d’acqua con impulsi brevissimi e intensi. L’acqua si è riscaldata raggiungendo ben centomila gradi in un tempo brevissimo, passando dallo stato liquido a quello di plasma nel tempo di 75 femtosecondi (un femtosecondo è 10-15 secondi). Importante anche la modalità di riscaldamento, il calore è la misura del movimento molecolare, questo lo si può ottenere riscaldando su un fornello o aumentando direttamente il moto delle molecole come succede in un forno a microonde dove le molecole si muovono avanti e indietro sempre più velocemente al passo con le microonde. Il riscaldamento provocato col LCLS è completamente diverso dai metodi “classici”, i raggi X staccano elettroni dalle molecole d’acqua, distruggendo l’equilibrio elettrico, istantaneamente quindi gli atomi sono soggetti a una forte spinta repulsiva e cominciano a vibrare violentemente. Si ottiene dunque un plasma che è uno stato della materia gassoso e carico elettricamente. Altra particolarità è che l’estrema velocità del processo fa si che gli atomi all’inizio non hanno avuto tempo di muoversi significativamente e quindi il plasma ha la stessa densità dell’acqua, qualcosa che è impossibile trovare sulla Terra naturalmente e che condivide alcune caratteristiche col plasma che si trova nel Sole e su Giove.
Aldilà del nuovo stato dell’acqua l’esperimento condotto ha per gli scienziati anche un’importanza tecnica per l’uso di potenti laser a raggi X in altri esperimenti, hanno imparato cose di cui i colleghi in tutto il mondo dovranno tenere conto.

Roberto Todini

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