当辐射击中水时会发生什么?每次你在医生的办公室接受x光检查时，这个问题都会对你产生影响，因为你的身体主要是由水组成的。DESY的一组理论物理学家对美国阿贡国家实验室的同事在加州LCLS x射线激光器上获得的数据进行了研究，以更好地回答这个问题。
他们的发现可能会解决物理学中关于水中自由电子的存在以及它们在极短时间尺度下的行为的争议:不受原子束缚的电子被隔离在单个水分子之间的笼状结构的气泡中。这些发现发表在《美国化学学会杂志》上。
自由电子是不受原子束缚的电子。在与辐射接触的水中，由于辐射，自由电子从水分子中电离出来。在这种情况下，电子如何在水分子之间流动一直是人们讨论的一个话题。
在SLAC国家加速器实验室LCLS的工作中，由阿贡科学家琳达·杨领导的实验小组发现了与被激光激发并被x射线激光成像的水分子有关的奇怪特征。他们利用x射线吸收光谱学发现了分子之间的结构。为了更好地理解这些结果意味着什么，实验小组求助于汉堡的理论物理学家。
由DESY自由电子激光科学中心的科学家Ludger Inhester领导的一个小组检查了这些数据，并开始与实验小组合作，根据这些数据制作模型。他们的研究结果表明，水中的自由电子形成气泡结构，然后被水分子困住，类似于化学物质在分子水平上溶解在水中的过程。特别是，DESY团队成功地展示了电子在水中溶剂化的过程及其参数。
该研究的第一作者阿图罗·索佩纳说:“事实证明，溶解过程以及笼状结构的形成对水的温度变化非常敏感。”
对溶剂化过程的新见解表明，电子最初可以在水分子之间的广阔区域内找到，然后停靠在分子液态水中出现的特定氢键模式上，然后在水结构内的一个非常狭窄的区域内“挖洞”更深。
这种“挖洞”以及与之相关的相邻水分子的重新定向发生得非常快，并在100飞秒内完成，其中一飞秒是一秒的千万亿分之一。这个气泡大约有500亿分之一米宽，在几皮秒或一万亿分之一秒内就会分解。
“水受到辐射时会有什么反应?”这是一个至关重要的问题。”“这些是由辐射驱动的第一个化学反应步骤，也决定了接下来的辐射化学，这也适用于生物材料。”
这项新工作也作为卓越集群CUI的一部分在Universität汉堡进行:先进的物质成像。新的发现提供了进一步了解电离辐射在水中造成的辐射损伤行为。这种与水有关的研究将在新成立的分子水科学中心进一步加强，该中心是在DESY校园的国际合作中设立的。
