ข้อมูลของเครื่องทำน้ำอุ่น

XFEL ของยุโรป ซึ่งเป็นศูนย์การวิจัยระดับนานาชาติ ซึ่งขยายจากไซต์ DESY ในฮัมบูร์กไปยังเมือง Schenefeld ในชเลสวิก-โฮลชไตน์ที่อยู่ใกล้เคียง เป็นที่ตั้งของเลเซอร์เอ็กซเรย์ที่ทรงพลังที่สุดในโลก สามารถสร้างแสงวาบ X-ray ที่รุนแรงได้มากถึง 27,000 ครั้งต่อวินาที สำหรับการทดลอง นักวิจัยใช้แฟลช 120 ชุดต่อครั้ง แฟลชแต่ละตัวห่างกันไม่ถึงหนึ่งในล้านของวินาที (0.886 ไมโครวินาทีพอดีเป๊ะ) นักวิทยาศาสตร์ได้ส่งพัลส์เทรนเหล่านี้เข้าไปในหลอดแก้วควอทซ์บางๆ ที่เต็มไปด้วยน้ำ และสังเกตปฏิกิริยาของน้ำ "เราถามตัวเองว่าน้ำในเครื่องเอ็กซเรย์เลเซอร์จะร้อนได้นานแค่ไหนและแรงแค่ไหน และน้ำจะยังคงทำตัวเหมือนน้ำหรือไม่" ผู้เขียนนำ Felix Lehmkühler จาก DESY อธิบาย "ตัวอย่างเช่น มันยังคงทำหน้าที่เป็นสารหล่อเย็นที่อุณหภูมิสูงหรือไม่" ความเข้าใจโดยละเอียดเกี่ยวกับน้ำร้อนยวดยิ่งยังจำเป็นสำหรับการตรวจสอบจำนวนมากเกี่ยวกับตัวอย่างที่ไวต่อความร้อน เช่น โพลิเมอร์หรือตัวอย่างทางชีวภาพ Lehmkühler รายงาน "ด้วยแสงแฟลช X-ray เราสามารถทำให้น้ำร้อนขึ้นถึง 172 องศาเซลเซียสภายในหนึ่งหมื่นวินาทีโดยไม่ระเหย" Lehmkühler รายงาน โดยปกติแล้วการหน่วงเวลาการเดือดดังกล่าวสามารถสังเกตได้สูงสุดประมาณ 110 องศาเซลเซียสเท่านั้น "แต่นั่นไม่ใช่ลักษณะผิดปกติเพียงประการเดียว" นักฟิสิกส์เน้นย้ำ นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบการเคลื่อนที่ของซิลิคอนนาโนสเฟียร์ที่ลอยอยู่ในน้ำเพื่อเป็นตัวบ่งชี้การเปลี่ยนแปลงในตัวอย่าง Lehmkühler กล่าวว่า เครื่องทำน้ำอุ่น "ในน้ำที่มีอุณหภูมิสูงเกินไป เราสังเกตเห็นว่าการเคลื่อนที่ของซิลิคอนไดออกไซด์นาโนสเฟียร์เบี่ยงเบนอย่างมีนัยสำคัญจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลบราวเนียนแบบสุ่มที่คาดไว้ ซึ่งบ่งชี้ว่าตัวอย่างมีความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอ" Lehmkühler กล่าว ต้องขอบคุณลำดับการกะพริบที่รวดเร็วของ European XFEL นักวิจัยสามารถสังเกตกระบวนการได้อย่างละเอียด "สิ่งที่ทำให้ XFEL ของยุโรปไม่เหมือนใครคืออัตราการทำซ้ำที่สูง นั่นคือจำนวนพัลส์ต่อวินาทีที่สูง" Adrian Mancuso ผู้เขียนร่วม หัวหน้าแผนกเครื่องมือ SPB/SFX ของ European XFEL ซึ่งเป็นสถานที่ทำการทดลองอธิบาย "และเรามีเครื่องมือทั้งหมดอยู่แล้ว เช่น กล้องจับเร็ว การวินิจฉัย และอื่นๆ เพื่อทำให้การทดลองเหล่านี้เป็นไปได้" ตัวอย่างเช่น Adaptive Gain Integrating Pixel Detector (AGIPD) ที่พัฒนาโดยกลุ่มความร่วมมือที่นำโดย DESY สามารถถ่ายภาพอนุกรมได้ประมาณ 350 ภาพในช่วงเวลาเพียง 220 พันล้านวินาที (นาโนวินาที) การตั้งค่านี้ไม่เพียงแต่ทำให้น้ำร้อนยวดยิ่งถูกสร้างขึ้น แต่ยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ดำเนินการชุดการทดลองที่มีการควบคุมอย่างแม่นยำด้วยการกะพริบของรังสีเอกซ์ที่มีความเข้มลดลง Lehmkühler รายงาน "การใช้ตัวกรองซิลิกอนในการปรับพลังงานของพัลส์เพื่อให้เราสามารถควบคุมปริมาณน้ำที่ร้อนได้อย่างแท้จริง" "ตัวอย่างเช่น เราสามารถระบุได้ว่าแสงแฟลชของรังสีเอกซ์ควรจะแรงแค่ไหน เพื่อให้อุณหภูมิของตัวอย่างที่เป็นน้ำยังคงคงที่ไม่มากก็น้อย" สิ่งนี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถวางแผนการทดลองกับตัวอย่างที่ไวต่อความร้อนที่เลเซอร์ X-ray ได้ดีขึ้น เป็นต้น ในทางกลับกัน เอฟเฟกต์ความร้อนยังสามารถใช้ในลักษณะที่เป็นเป้าหมายได้หากทราบเส้นทางที่แน่นอน ทีมวางแผนที่จะตรวจสอบผลกระทบเหล่านี้เพิ่มเติมภายในกรอบของศูนย์วิทยาศาสตร์น้ำโมเลกุล (CMWS) ซึ่งกำลังจัดตั้งขึ้นที่ DESY "ผลลัพธ์ของเราไม่เพียงแต่ให้การสังเกตที่น่าประหลาดใจของไดนามิกที่ผิดปกติเท่านั้น แต่ยังวาดภาพโดยละเอียดว่าตัวอย่างที่เป็นน้ำจะร้อนขึ้นในเลเซอร์เอ็กซเรย์ได้อย่างไร" สรุป หัวหน้านักวิจัย Gerhard Grübel จาก DESY ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้ประสานงาน CMWS "นอกจากนี้ การตรวจสอบยังพิสูจน์ให้เห็นว่าภาพอนุกรมดังกล่าวเป็นไปได้ที่ XFEL ของยุโรป และการกะพริบของภาพนั้นมีความสม่ำเสมออย่างมากในทุกขบวนพัลส์"