Super laser riscalda l’acqua a 100.000° in un istante e genera lo stato di plasma

Riscaldare l'acqua dalla temperatura ambiente a 100.000° centigradi in meno di un decimo di picosecondo, più precisamente in 75 femtosecondi, che equivalgono a 75 milionesimi di miliardesimo di secondo o 0,000000000000075 secondi. Non è Superman che ha acceso lo scaldabagno o il bollitore di casa, ma il risultato stratosferico di un esperimento condotto dai ricercatori dell'Università di Uppsala (Svezia).

Gli studiosi, coordinati dal professor Carl Caleman del Center for Free-Electron Laser Science (CFEL) presso l'ateneo svedese, per “bollire” l'acqua a questa velocità fantascientifica si sono avvalsi di uno strumento potentissimo, il laser a elettroni liberi a raggi-X Linac Coherent Light Source (LCLS). Per l'esperimento sono dovuti volare fino in California (Stati Uniti), dato che il laser si trova al Centro d'Accelerazione Lineare di Stanford (SLAC) del National Accelerator Laboratory, presso l'Università di Stanford.

Dal punto di vista squisitamente molecolare, riscaldare l'acqua significa far muovere più velocemente le molecole che compongono il liquido. È esattamente ciò che avviene lasciando un contenitore d'acqua sul fuoco, al fianco di una stufa accesa o in un forno a microonde. Gli scienziati guidati dal professor Coleman, tuttavia, hanno raggiunto la ‘bollitura lampo' con una reazione diversa. Sparando il raggio laser contro un getto d'acqua, infatti, hanno letteralmente separato gli elettroni dagli atomi, che provando una forte e istantanea reazione repulsiva hanno iniziato a muoversi in maniera violentissima.

L'effetto del super laser è così potente che l'acqua raggiunge anche un nuovo stato molecolare di plasma, che si viene a creare proprio quando gli elettroni vengono separati dagli atomi. “Ha caratteristiche simili al plasma del Sole o del gigante gassoso Giove, ma ha una densità inferiore e allo stesso tempo è più caldo del nucleo della Terra”, ha sottolineato il coautore dello studio Olof Jönsson.

L'esperimento è stato fatto per studiare a fondo il comportamento dell'acqua, il prezioso liquido che ha permesso la nascita della vita sulla Terra e probabilmente anche altrove, ad esempio sulla luna di Giove Europa. I dettagli della ricerca svedese sono stati pubblicati sulla rivista scientifica PNAS.

[Credit: ronymichaud]