Les scientifiques ont utilisé un puissant laser à rayons X pour chauffer l'eau de la température ambiante à 100, 000 degrés Celsius en moins d'un dixième de picoseconde (millionième de millionième de seconde). Le montage expérimental, qui peut être considéré comme le chauffe-eau le plus rapide du monde, a produit un état d'eau exotique à partir duquel les chercheurs espèrent en apprendre davantage sur les caractéristiques particulières de l'eau. Les observations ont également une utilisation pratique pour le sondage d'échantillons biologiques et de nombreux autres avec des lasers à rayons X. L'équipe de Carl Caleman du Center for Free-Electron Laser Science (CFEL) de DESY et de l'Université d'Uppsala (Suède) rapporte ses découvertes dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ).
Les chercheurs ont utilisé le laser à rayons X à électrons libres Linac Coherent Light Source LCLS au SLAC National Accelerator Laboratory aux États-Unis pour tirer des flashs de rayons X extrêmement intenses et ultra-courts à un jet d'eau. "Ce n'est pas la façon habituelle de faire bouillir votre eau, " dit Caleman. " Normalement, quand tu chauffes de l'eau, les molécules seront simplement secouées de plus en plus fort. » Au niveau moléculaire, la chaleur est le mouvement - le plus chaud, plus le mouvement des molécules est rapide. Ceci peut être réalisé, par exemple, par transfert de chaleur à partir d'un poêle, ou plus directement avec des micro-ondes qui font osciller les molécules d'eau de plus en plus vite au rythme du champ électromagnétique.
"Notre chauffage est fondamentalement différent, " a expliqué Caleman. " Les rayons X énergétiques extraient des électrons des molécules d'eau, détruisant ainsi l'équilibre des charges électriques. Donc, soudain, les atomes ressentent une forte force répulsive et commencent à se déplacer violemment." En moins de 75 femtosecondes, c'est 75 millionièmes de milliardième de seconde ou 0,000 000 000 000 075 secondes, l'eau passe par une transition de phase du liquide au plasma. Un plasma est un état de la matière où les électrons ont été retirés des atomes, conduisant à une sorte de gaz chargé électriquement.
"Mais tandis que l'eau se transforme de liquide en plasma, il reste encore à la densité de l'eau liquide, comme les atomes n'ont pas encore eu le temps de bouger de manière significative, " a déclaré le co-auteur Olof Jönsson de l'Université d'Uppsala. Cet état exotique de la matière n'est rien de ce que l'on peut trouver naturellement sur Terre. " Il a des caractéristiques similaires à celles de certains plasmas du soleil et de la géante gazeuse Jupiter, mais a une densité plus faible. Pendant ce temps, il fait plus chaud que le noyau de la Terre."
