เลเซอร์เร็วมากบันทึกอุณหภูมิหยดที่ –46° เซลเซียส นักวิจัย เซ็กซี่บาคาร่า ได้ตรวจสอบหยดน้ำขนาดเล็กที่อุณหภูมิ –46 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นอุณหภูมิต่ำสุดที่ตรวจพบน้ำธรรมดาในระยะของเหลวโดยใช้ปืนฉีดน้ำขนาดเล็กและเลเซอร์อันทรงพลัง
“มันเป็นสถิติโลก และมันยากที่จะจินตนาการว่ามันจะพัง” เอช. ยูจีน สแตนลีย์ นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยบอสตันกล่าว
ผลการศึกษา ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Natureเมื่อวันที่ 19 มิถุนายนนับเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตเห็นน้ำที่เป็นของเหลวในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ ซึ่งคาดว่าคุณสมบัติที่ผิดปกติของน้ำจะยิ่งแปลกประหลาดขึ้นไปอีก โดยการศึกษาสภาพอากาศที่หนาวเย็นเช่นนี้ นักวิจัยหวังว่าจะเข้าใจลักษณะแปลก ๆ ของน้ำในทุกอุณหภูมิและวิธีที่ชีวิตใช้ประโยชน์จากสิ่งเหล่านี้
คุณสมบัติแปลก ๆ ของน้ำทำให้น้ำเป็นพิเศษสำหรับชีวิต ซึ่งแตกต่างจากสารส่วนใหญ่ น้ำมีความหนาแน่นในรูปของเหลวมากกว่าของแข็ง ซึ่งช่วยให้สัตว์น้ำสามารถอยู่รอดในกระเป๋าของเหลวใต้พื้นผิวน้ำแข็งของทะเลสาบ น้ำมีคุณสมบัติอื่นๆ รวมทั้งความสามารถในการดูดซับความร้อนและการอัดตัวต่ำ ซึ่งเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันที่อุณหภูมิต่ำมาก นักวิทยาศาสตร์ต่างกระตือรือร้นที่จะสำรวจสิ่งที่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในสภาพอากาศที่หนาวเย็นจัด Anders Nilsson นักฟิสิกส์จาก Stanford University และ SLAC National Accelerator Laboratory ใน Menlo Park, Calif กล่าวว่า “ถ้าคุณเข้าใจน้ำที่นั่น คุณจะเข้าใจมันทุกหนทุกแห่ง
แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วน้ำจะแข็งตัวที่ 0 ° C แต่ H 2 O บริสุทธิ์ก็สามารถยังคงเป็นของเหลวได้ต่ำกว่าอุณหภูมินั้น น้ำที่ “เย็นจัด” นี้ดูเหมือนน้ำจากก๊อก แต่ละเอียดอ่อนกว่ามาก: จะแข็งตัวเมื่อสัมผัสกับพื้นผิวภายนอก เช่น เม็ดฝุ่น ถาดน้ำแข็ง หรือหน้าต่างของเครื่องบินโดยสารที่แล่นอยู่ การทดลองในอดีตตรวจพบน้ำของเหลวที่อุณหภูมิ –38° C แต่ไม่เย็นลง แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะสงสัยว่ามันสามารถดำรงอยู่ได้เป็นระยะเวลาที่วัดได้ในอุณหภูมิที่ต่ำกว่า
เพื่อให้น้ำเย็นและปราศจากการปนเปื้อน Nilsson และเพื่อนร่วมงานได้ฉีดหยดน้ำขนาดเล็กที่มีขนาดเท่ากับเซลล์เม็ดเลือดแดงเข้าไปในห้องสุญญากาศ ขณะที่แต่ละหยดเดินทาง โมเลกุลของส่วนประกอบบางส่วนจะระเหย ปล่อยความร้อนและทำให้อุณหภูมิของหยดลดลงมากถึง 10 องศาต่อมิลลิวินาที
นักวิจัยได้ใช้เลเซอร์เอ็กซ์เรย์ของ SLAC เพื่อทำหน้าที่เป็นกล้องแฟลช เลเซอร์กระตุ้นชีพจรเกินขีด – แต่ละ 50 ล้านของหนึ่งพันล้านวินาทีในระยะเวลา – ซึ่งกระทบกับละอองน้ำบางส่วน พลังงานเลเซอร์ทำให้หยดละอองที่โชคไม่ดีแต่ละหยดระเบิด แต่ไม่ใช่ก่อนที่รังสีเอกซ์จะผ่านไปและส่งมอบเทียบเท่ากับการสแกนทางการแพทย์ไปยังเครื่องตรวจจับที่อยู่อีกด้านหนึ่ง “มันเหมือนกับการชนแล้วหนี” Nilsson กล่าว
ผลการวิจัยพบว่ามีหยดน้ำบางส่วนอยู่ในรูปของเหลวที่อุณหภูมิต่ำถึง –46° C
และอาจคงอยู่ในสถานะนั้นเป็นเวลาประมาณหนึ่งมิลลิวินาทีก่อนที่จะแช่แข็ง นั่นเป็นเวลานานกว่าที่นักวิทยาศาสตร์บางคนคาดไว้ Pablo Debenedetti วิศวกรเคมีของมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันกล่าว “มันเป็นความสำเร็จของการทดลองครั้งสำคัญ” เขากล่าว
งานใหม่นี้ยังแสดงให้เห็นว่าความแปลกประหลาดของน้ำจะรุนแรงมากขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง สแตนลีย์กล่าว ซึ่งสนับสนุนแนวคิดนี้ซึ่งเสนอโดยสแตนลีย์และเพื่อนร่วมงานเมื่อ 22 ปีที่แล้วว่าน้ำซุปเปอร์คูลได้รับการเปลี่ยนแปลงเฟสที่ประมาณ –50° C เป็นสถานะของเหลวสองสถานะที่ไม่เคยมีใครสังเกตมาก่อน ขั้นตอนใหม่เหล่านี้ควรมีอยู่เฉพาะเมื่อน้ำอยู่ภายใต้ความกดดัน Nilsson วางแผนที่จะทำให้หยดละอองมีอุณหภูมิต่ำและความดันสูงร่วมกันเพื่อพยายามสังเกตสองเฟส
การ จำลองด้วยคอมพิวเตอร์เครื่องใหม่ซึ่งอธิบายโดย Debenedetti และเพื่อนร่วมงานในฉบับเดียวกันของNatureได้ให้หลักฐานเพิ่มเติมว่าน้ำแยกออกเป็นสองเฟสของเหลวที่อุณหภูมิต่ำ
โปรตอนไม่สลายตัวนอกนิวเคลียสของอะตอม นิวตรอนมีความไม่เสถียรอย่างฉาวโฉ่ สลายตัวภายในไม่กี่นาทีเพื่อสร้างโปรตอน อิเล็กตรอน และ (แน่นอน) นิวตริโน (จริงๆ แล้วเป็นแอนตินิวตริโน แต่ตอนนี้ไม่สำคัญแล้ว) อย่างไรก็ตาม โปรตอนที่เหลืออยู่นั้นมีความเสถียรและน่าจะคงอยู่ตลอดไป แต่ในปี 1970 นักทฤษฎีเริ่มเชื่อว่าโปรตอนก็ควรสลายตัวเช่นกัน (แม้ว่าจะอยู่ในหลายล้านล้านล้านล้านปี แทนที่จะเป็นเพียงไม่กี่นาที) แต่ความประหลาดใจนั้นไม่เคยเกิดขึ้น — ความพยายามอย่างมหันต์ในการตรวจจับการสลายตัวของโปรตอนนั้นไม่มีวี่แววว่าจะเกิด และนั่นเป็นความประหลาดใจที่ยิ่งใหญ่กว่า
โพซิตรอนในปีพ.ศ. 2475 นิวตรอนไม่ใช่อนุภาคย่อยของอะตอมที่น่าแปลกใจเพียงอย่างเดียวที่ถูกค้นพบ ในปีเดียวกันนั้นเอง คาร์ล แอนเดอร์สันวิเคราะห์ร่องรอยของรังสีคอสมิกในห้องเมฆ และพบว่ามีชิ้นหนึ่งที่ดูเหมือนว่าเป็นของอิเล็กตรอน ยกเว้นว่ามันโค้งไปผิดทิศทาง มันกลายเป็นโพซิตรอน ซึ่งเป็นปฏิปักษ์ของอิเล็กตรอน (แอนเดอร์สันเรียกมันว่า “อิเล็กตรอนบวก”) การค้นพบอนุภาคปฏิสสารนั้นเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจอย่างมาก แต่บางทีก็ไม่ควรจะเป็นเช่นนั้น เนื่องจาก Paul Dirac ได้อนุมานการมีอยู่ของมันโดยการวิเคราะห์สมการของเขาที่อธิบายอิเล็กตรอน บางทีที่น่าแปลกใจก็คือมีคนสามารถอนุมานถึงการมีอยู่ของบางสิ่งที่แปลกประหลาดได้เพียงแค่เล่นกับสมการ เซ็กซี่บาคาร่า / ร้านอาหาร
