哈爾濱中軟分享：科學家造出溫度最低的水
你肯定知道水的冰點是0攝氏度，但這並非水能達到的最低溫。低於冰點的水名叫「超低溫水」。近日，幾所實驗室的科學家造出了目前溫度最低的水。
一支研究團隊成功將液態水溫度降到了230開爾文，另一支則取得了228開爾文的成績（約合零下45攝氏度）。這單從科學角度來看已經很酷炫了，因為「超低溫」領域的研究難度很大。但還不僅於此：水具有奇異的特性，並且對幫助我們了解地球而言意義重大。此外，水有時還會違背我們在中學課本上學到的規則：地球上的水可以低至零下35攝氏度，卻仍能保持液態。並且在如此低的溫度下，水的奇異特性還會變得更加奇特。事實上，在該溫度範圍附近，水便可達到所謂的「奇點」。
「水究竟能達到何種形式的奇點，這仍是一個未解之謎，激發人們提出了多種互相矛盾的理論。」由法蘭克福大學核物理研究所博士生克勞迪亞·高伊（Claudia Goy）帶領的研究團隊在論文中寫道。而另一支由瑞典、韓國和日本科學家組成的團隊也許已經達到了這一奇點，並於上周在《科學》上發表了論文。
這裡要說明的是，物理學家僅用溫度來描述一群分子的平均動能水平。總的來說，分子的運動和振動越少，溫度就越低。因此這並不等同於北極圈中的刺骨低溫，而是一種物理學家用來描述一群粒子行為的系統。
而這些分子是否會「凍結成冰」、或形成晶體，還要取決於其它因素。需要先形成凝結核，隨後逐漸吸引其它分子。水在低於冰點時很容易形成晶體，但科學家可以通過特殊系統避免形成結晶。此外，水還擁有一些與其它液體不同的特性，比如在結冰時體積會增加，其它液體則一般不會出現這種情況。
兩支團隊均通過將微型液滴噴入真空中來製造超低溫水。液滴越小，能夠維持液態的最低溫度就越低，結晶的可能性也越低。通過減小液滴體積，更多液體可以暴露在真空中，產生特殊的真空降溫現象。簡單來說，降低壓力可使表面粒子迅速蒸發，從而帶走液滴熱量，實現快速降溫。測溫結果顯示，這些液滴的溫度極低。
而測定溫度同樣困難。兩項實驗都採用激光脈衝測定液滴在真空中移動和蒸發時的溫度。通過分析水滴離開噴嘴前後的直徑變化，研究人員可得到一個數值，再用數學公式轉化為溫度。
這看上去像是繞了彎路，但「你不可能把溫度計放在水滴邊上，輕輕鬆鬆地測出溫度」。歐洲非線性光譜學實驗室的雷納托·托利（Renato Torre）指出（他並未參與此次研究）。他認為，研究人員使用的測溫方法能夠支持其研究結論。此外他還猜測，這也許能引發科學界針對「此類實驗中採用這種測溫方法是否最為可靠」展開探討。
至於奇點問題，成功將水溫降低至228開爾文的團隊注意到了一些奇特現象：水似乎同時存在兩種密度，具體取決於水滴中相連的幾個水分子的分布方式。計算機模型顯示，這一令人意外的研究結果也許能解釋水獨特的密度變化規律。
義大利羅馬第三大學的寶拉·加洛（Paola Gallo）在《科學》的一篇評論中表示，此項實驗具有重要意義。但英國盧瑟福·阿普爾頓實驗室的艾倫·索博（Alan Soper）則認為，該研究無法得出詳細結論，且該團隊觀察到的變化也許正是水開始結晶的跡象。「他們的觀察結果很有意思，」他說道，「但我們也許無法直截了當地解釋導致該現象的原因。」
無論如何，水的重要性不言而喻。天上的雲、人體組織……水可謂無處不在。要理解地球上的各種現象，也與水脫不了干係。而在探索水的極限之路上，科學家才剛剛起步而已。
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