親子觀星會

http://www.cnbeta.com/articles/science/694773.htm
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生命离不开水，但人们对水的理解尚不完善。例如水在温度降低时的密度、热容量、等温压缩率等热力学的特征变化与其他液体呈相反状态，由此引发了对水的热力学特征的长期争论，出现了各种假说。其中一种假说认为，液态水具有密度不同的两个相（物态），并在两个相之间摇摆。但是水在温度下降到接近0℃时（过冷状态），状态不稳，会很快结冰，因此迄今为止验证该假说极为困难。

研究小组利用SACLA对过冷状态的水滴进行照射，分析了水的结构。SACLA的脉冲宽度为非常短的飞秒级，可以在冷却的水结冰之前对各个时段的变化进行测量。研究小组对水在各种温度下的数据进行分析，通过分析被水滴散射的X射线得到了水的结构，并调查水冷却时等温压缩率的上升。结果发现，等温压缩率在-44℃时为最大，在此温度下发生反转。同时发现把水中的氢原子（H）置换成重氢原子（D）的重水（D2O）时等温压缩率温度为-40℃。这些发现显示水存在“液—液相变的临界点”，这种相转移影响原子核的量子效应。

该研究成果阐释了水的固有热力学形态的起源，相关论文已发表在《科学》杂志网络版。