零下45摄氏度：科学家成功造出温度最低的水

据国外媒体报道，你当然知道水的冰点是0摄氏度，但这不是水能达到的最低温度。冰点以下的水称为“超低温水”。最近，来自几个实验室的科学家已经生产出了目前温度最低的水。

一个研究小组成功地将液态水的温度降低到了230开尔文，而另一个小组达到了228开尔文(大约零下45摄氏度)。从科学的角度来看，这个清单已经很酷了，因为“超低温”领域的研究非常困难。但是还有更多:水有奇怪的属性，对帮助我们理解地球有着重要的意义。此外，水有时违反我们在高中课本中学到的规则:地球上的水可以低至零下35摄氏度，但它仍然可以保持液态。在如此低的温度下，水的奇怪特性会变得更加奇怪。事实上，水可以在这个温度范围附近达到所谓的“奇点”。

“水能到达什么样的奇点仍是一个未解之谜，并启发人们提出各种矛盾的理论。”法兰克福大学核物理研究所的博士生克劳迪娅·戈伊领导的研究小组在论文中写道。来自瑞典、韩国和日本的另一组科学家可能已经到达了这个奇点，并于上周在《科学》杂志上发表了一篇论文。

这里应该解释的是，物理学家只用温度来描述一组分子的平均动能水平。一般来说，分子移动和振动越少，温度就越低。因此，这并不等同于北极圈的严寒，而是物理学家用来描述一组粒子行为的系统。

这些分子是否会“冻结成冰”或形成晶体取决于其他因素。有必要先形成凝聚核，然后逐渐吸引其他分子。水在冰点以下很容易形成晶体，但是科学家可以避免通过特殊系统形成晶体。此外，水有一些不同于其他液体的特性，例如当水结冰时，它的体积会增加，而其他液体通常不会。

图中显示了一条美丽的超低温云彩虹。

两个团队都通过向真空中喷射微小的水滴来制造超低温水。液滴尺寸越小，保持液体的最低温度越低，结晶的可能性越低。通过减小液滴体积，更多的液体可以暴露在真空中，从而产生特殊的真空冷却现象。简而言之，降低压力可以使表面颗粒迅速蒸发，从而带走液滴的热量，实现快速冷却。温度测量结果显示这些液滴的温度极低。

测量温度也很困难。在这两个实验中，激光脉冲被用来测量液滴在真空中移动和蒸发时的温度。通过分析水滴离开喷嘴前后的直径变化，研究人员可以得到一个数值，然后通过数学公式转换成温度。

这看起来像是一条弯路，但是“你不能把温度计放在一滴水旁边，然后很容易地测量温度。”欧洲非线性光谱实验室的雷纳托·托雷指出(他没有参与这项研究)。他认为研究人员使用的温度测量方法可以支持他的研究结论。此外，他还推测，这可能会引发关于“这种温度测量方法在此类实验中是否最可靠”的科学讨论。

至于奇点问题，成功将水温降至228开尔文的团队注意到了一些奇怪的现象:水似乎同时具有两种密度，这取决于水滴中几个相连水分子的分布。计算机模型显示，这一惊人的结果可以解释水的独特密度变化。

意大利罗马第三大学的保拉·加洛在《科学》杂志的一篇评论中说，这个实验意义重大。然而，英国卢瑟福·阿普尔顿实验室的艾伦·索普认为，这项研究无法得出详细的结论，该小组观察到的变化可能只是水开始结晶的迹象。“他们的观察非常有趣，”他说，“但我们可能无法直接解释这一现象的原因。”

无论如何，水的重要性是不言而喻的。天空中的云，人体组织...水无处不在。要了解地球上的各种现象，水也是密切相关的。在探索水的极限的道路上，科学家们刚刚开始。