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【物理】世界最速75フェムト秒で水を10万℃まで昇温、特異な相変化を観察

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0001野良ハムスター ★
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2018/05/28(月) 23:55:17.60ID:CAP_USER
ドイツ電子シンクロトロン(DESY)自由電子レーザー科学センター、スウェーデンのウプサラ大学などの研究チームは、X線レーザーを用いて75フェムト秒(1フェムト=10^-15、すなわち10億分の1のさらに100万分の1)未満という極めて短い時間で水を常温から10万℃まで急速昇温させる実験に成功したと発表した。研究論文は「米国科学アカデミー紀要(PNAS)」に掲載された。

実験には、米国のSLAC国立加速器研究所に設置されているX線自由電子レーザー・線形加速器コヒーレント光源(LCLS:Linac Coherent Light Source)を用いた。水のジェット流に対して、超高強度のX線を極めて短時間だけ照射するという実験である。

通常の水の加熱では、外部からのエネルギーを受けて水分子が激しく動くことによって温度が上昇する。しかし、今回の実験による水の温度上昇は、これとは根本的に違う仕組みで起こるという。

研究チームの説明によると、強力なX線があたることで水分子のもっている電子が外に弾き出され、その結果、電荷のバランスが崩される。これによって原子に対して強い反発力が突然働き、原子の激しい運動が引き起こされる。

この突然引き起こされる原子の激しい運動が今回の実験での急速昇温の正体であり、75フェムト秒未満という超短時間に液体の水からプラズマ(原子から電子が引き離されて電荷を帯びた気体的な状態)への相転移が起こり、温度は10万℃に上昇する。

今回の実験では、液体の水からプラズマへの相転移があまりにも短時間に起きるため、その間に原子はそれほど移動することができない。このため、プラズマなのに密度は液体の水のままという奇妙な状態が出現するという。

研究チームは、このような急速なプラズマ化のプロセスをコンピュータでシミュレーションする研究を行っており、今回の実験による測定はシミュレーション結果を検証するために利用されている。

水はありふれた物質ではあるが、水の密度や熱容量、熱伝導性といった性質には、他の多くの物質とは大きく違う異常性があることが知られている。今回のような実験とシミュレーションをもとに水の特殊な状態を調べることによって、水に関するより一般的な性質の解明が進むことが期待されている。

https://news.mynavi.jp/article/20180528-637495/

レーザー照射開始から約70フェムト秒後の水の状態のシミュレーション。
ほとんどの水分子はすでに水素(白)と酸素(赤)に分離している(出所:Carl Caleman, DESY/ウプサラ大学)
https://news.mynavi.jp/article/20180528-637495/images/001.jpg
0002ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/28(月) 23:57:41.73ID:HPpP3Z5H
超小型水爆くる?
0005ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/28(月) 23:59:59.64ID:K6NjTUMN
お水の 商売は

   バカにしちゃいかんと 昔から、、、、
0006ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:00:16.90ID:jdQCp47j
いよいよ、レーザーガンで人を蒸発させられる
時代の到来  
0007ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:03:03.10ID:GCL3p9UK
原子から電子が引き離されると無重力になるとか?
0008ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:04:29.25ID:yATDBTE6
あっという間にすぐに沸く「T−fal」
0009ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:05:14.78ID:iAqCxlxa
問題はそれがどれくらいの量の水であるかだ。
単に水分子数個のエネルギーを極超短時間で上昇させましたというだけでは驚きでも何でもない。
0010ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:09:34.58ID:GCL3p9UK
急激に冷やせるといいのにね
0011ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:16:41.02ID:+6T3EaxO
相転移プラズマ水1リットル4400円で肺がんが治った!
0012ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:18:45.79ID:yuuOKQtS
その温度に至るまでに蒸発しないの?
0013ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:18:48.01ID:HMAyWVxa
星の話以上に日常生活と乖離しすぎて訳からんが、
よくまあそんな微細な状況を観察できるもんだな。
0014ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:28:56.35ID:xlINgr4h
レンジでチンが激速に
0015ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:30:40.57ID:aQuUpypb
新方式の電子レンジは可能になるのか?
0017ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:33:05.81ID:HMAyWVxa
>>14
>>15
言いおる。
0018ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:33:49.86ID:yc+0s4G/
>水のジェット流に対して、超高強度のX線を極めて短時間だけ照射
強度をだいぶ緩めて連続的に照射すれば給湯器になんのかな
0019ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:45:50.77ID:BfDkbOnd
>>18
たぶん、ならないはず。X線のエネルギーを注いで水の温度を上げているのではなく、
言ってみれば「今回の現象を引き起こすスイッチ」を「超高強度のX線」で押した状態だから
そのスイッチを押すに至らないX線なら何事も無く通過するだけで終わると思う。
0020ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:49:20.52ID:omtpYX72
通常 これほど短期の熱上昇があれば水蒸気爆発とか起こるよなぁ
ツングースカもそうした結果という説もあるねぇ

*アジアミリタリーサイト
http://moemoemoeone.web.fc2.com/index.html

*爆撃機に対艦ミサイル 中国要塞島の暴走が止まらない!

*飢えた熊】財政難ロシア 中国に空母援助を求めるか

*中国人スパイ逮捕 ダブルエージェント・リー!
0021ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:55:09.62ID:iv8iWMsC
人類滅亡
0022ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:56:54.07ID:6TGHLz6B
ふむふむ 完全に理解した
0023ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 00:57:16.79ID:QRNEjWSD
グリフィスが75人弱
0024ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 01:01:59.34ID:Rv0xE8pq
X線給湯器!新時代の温水器です!
0025ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 01:02:59.42ID:cXiQQNGP
地球上に水はたくさんあるから、エネルギーに変換する方法を考えるべき
0026ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 01:05:15.34ID:3xCyQcYD
ちょっと何言ってるかわからない
0027ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 01:06:50.68ID:wlw/fDob
ゼットン「俺の火球、1兆度。ま、後付け設定だがなw」
0028ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 01:12:43.00ID:EZPLE7Zd
核融合炉に使えそうだな、密度が水のままであることがうれしい
0029ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 01:14:12.90ID:Y3aLcIe/
密度が液体なのに状態がプラズマっておもしれーな。
これを何に転用するのかは想像すら出来んがw
0030エラ通信
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2018/05/29(火) 01:14:19.30ID:YnHjShSE
水の密度のまま、昇華できずに煮えたのか・・・・・・・・
0031ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 01:15:11.58ID:kTKT6C0a
※ オプションとして核融合が出来ます。
0033ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 01:25:27.85ID:oUpQjJD9
>>12
蒸発して気化するどころかプラズマになっとるがな
0034ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 01:26:52.99ID:Hf5w/H5c
>>9
頭悪そ
0035ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 01:31:58.48ID:50AMPO/m
闇の翼
0036ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 01:48:04.08ID:f93UlWEH
 


相転移って言っても、

水素と酸素に分かれちゃってるのに純粋に水の相転移って言えるのか?

還元反応込じゃないのか。


 
0037ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 01:54:12.45ID:P5E5TwLu
数年後にシャープが家庭用製品化しそう
0040ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 02:23:24.07ID:M4yEg5uT
この様子動画で見てみたいな。特定波長の励起光の色してそう。
0041ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 02:36:04.97ID:42IDUQ4f
水中ジェットエンジン暴誕!
0043ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 02:47:04.60ID:v4opCB5V
プランク時間的にはいくら?
0044ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 02:56:06.86ID:aUQsBiRf
>>2
重水に対してX線照射して,尚且つ,閉じ込めることができれば,あるいは。
重水を球殻状に加熱すると,球殻の中心はどれくらいの圧力になるかなぁ。
0045ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 03:02:37.44ID:4ALSj/V0
>超高強度のエックス線
それはガンマ線というのでは?
0046ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 03:04:31.73ID:v4opCB5V
いわないよ
0049ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 03:21:10.06ID:jnzFMEEM
プラズマ相転移だから電子が引き剥がされてイオン化した粒子と電子が混在してる状態
蛍光灯も核融合もプラズマ
0052ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 05:03:16.02ID:qf0VrJAq
コーヒーをポット一杯作りたいときにお湯沸かすの面倒だから
ここの加熱装置貸してくれないかな
0054ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 06:03:24.42ID:iMyIjluu
>>1
やめろ。
水がかわいそうだろ。
0056ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 06:16:59.50ID:8kxztVn1
超湯沸かし兵器が出来るな。
空母を一瞬で沈められるな。
0057ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 06:25:34.24ID:abdwRRnc
>>1
アト秒まであと少しだな
0058ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 06:38:09.79ID:zt3et+v2
オートボーガン右下固定で魔法防御力255みたいなもんか
0059ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 06:39:13.22ID:aNtvesKE
水のママ10万ドってどうゆうことだ
0060ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 06:39:39.69ID:C7P9X+n5
ベルセルク40巻はまだなのでしょうか!
0061ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 06:42:31.45ID:Te0awMDL
ナノ秒までしか知らなかったなのです
0062ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 07:05:59.22ID:Lw5xmGHq
よくわからんがこういうことか?

水:水分子の集合体
 ↓
強力X線照射で電子がはじきだされる
 ↓
水素原子と酸素原子が位置関係を保ったまま原子核だけになる
 ↓
それぞれプラス電荷なので激しく反発しあう
周りじゅうプラスなので離れられないで激しく振動する(押しくらまんじゅう状態)
 ↓
電子はほとんど質量がないので密度を保ったまま温度が上昇する
0063ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 07:25:08.37ID:RoUFdxDL
X線プラズマクラッシャーはSHARPだけ♪
0064ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 07:29:52.29ID:bzkkSK8Y
10年後「風呂入り過ぎたから今月のX線代高そうだなあ」
0066ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 07:57:08.89ID:FB44Yv4g
プラズマ波動砲はよ
0068ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 08:15:24.74ID:vR9LbYJz
オリンピックはどうなってしまうのか
0070ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 08:36:35.64ID:FVyPxbmD
ここ次の中間テストで出すからなー
0072ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 09:10:11.31ID:Szw7D4r+
相転移エンジンがー
と言おうと思たんだけど、全文読んでみると、こう言うことらしい。

巨大なエネルギー与えたから一瞬で10万度になっちゃったてへぺろ
液体の状態でプラズマっていうのは一瞬の話のことだからね。直後には普通に帰化してポンだからね。
熱の定義は原子の運動量の事だから、巨大な陽子にエネルギー与えブルブルさせるより、小さな電子をペシッて叩き飛ばして、電荷バランス崩してしまえば陽子は動くよね
こうやって陽子を動かして10万度って事にした。どお?すごいでしょ。
0073ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 09:12:43.39ID:78HE5qNq
超強力水鉄砲のプラズマ水はキャッキャウフフしてるリア充を消滅させることが出来るのだ
0074ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 09:14:32.85ID:xJKN7ar1
X線レーザーを発生させるエネルギーより得られるエネルギーが大きいなら発電に転用できそうだな
核融合より安全で小型で強力な発電機になりそうだわ
0076ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 10:55:27.24ID:DSDvHXM7
密度が水のままプラズマ化してそのまま安定してるとは思えんし
その状態なのは一瞬だけでその後は水蒸気爆発のように爆発して安定できる密度になって普通のプラズマになるんだろう?
0079ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2018/05/29(火) 11:53:20.80ID:JXfLqJJL
>>41
水中から上空へぶっ飛べるんじゃ?
0082ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 12:43:03.94ID:lCNSyXRP
75000000000ヨクト秒もかかる!
0083ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 12:53:32.79ID:icuEyfef
>>18
水分子から電子を引っ剥がしただけ
電子が戻れば通常の状態になる
太陽光が分子に当たるだけでもそれくらいの反応は常に起こってる
蛍光灯そんな感じで内部は1万度
地球大気層の熱圏でも2000度に達してる
0084ニュースソース検討中@自治議論スレ
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2018/05/29(火) 14:21:17.05ID:bFPrFjlt
>>1
> 液体の水からプラズマへの相転移があまりにも短時間に起きるため、・・・。このため、プラズマなのに密度は液体の水のままという奇妙な状態が出現するという。

このニュースのポイントはここだな。1立方センチ当たり約1グラムというプラズマがこの方法で生成できるということだ。
つまり従来の核融合実験炉で達成されているプラズマとは文字通り何桁も違う超々高密度のプラズマがね。

因みに太陽の密度は水よりも大きい(確か常温常圧の水の密度の5割増し弱ぐらいだったはず)、
だから太陽を巨大プールに入れると(水が熱で蒸発しないと仮定すれば)水中に沈んでしまうが、
太陽がそんな超々高密度のプラズマになっているのは巨大な質量が生み出す強い重力のお蔭。

人類による核融合炉は実現できるプラズマの質量が小さすぎてこの重力という引力をプラズマ圧縮に利用できないから
非常に小さな(軽い)プラズマを(それでも電磁力で反発を強引に抑え込んで)使わざるを得ず効率が極めて悪かったが
今回のX線レーザーが生み出すプラズマは太陽プラズマの約2/3という従来の人類が達成したプラズマ密度からは
遥かに隔絶した非常に高い密度なので、原理的に言えば、H4反応(4つの軽水素核から弱い相互作用によってHe4が生成される)も
有意な確率で起こり得るプラズマが人類の手で実現されたということ。

まだこの技術が核融合炉の実現に応用できるまでには色々な障害や研究開発すべきことがあるのは確実だけど
これは未来の人類のエネルギー確保にとっては本当に凄い1歩になる可能性がある。
本当に凄い!


(そう言えば、アメリカ(に限らないだろうけど)のいわゆる水爆は内部にポリエチレンが詰めてある部分があり、
爆発の起動時にまず強いX線を発生させてそのポリエチレンをプラズマ化する手順を踏むというのがあったが、
これも通常のプラズマよりもずっと高密度のプラズマを作り出して本来のトリチウム(これは点火まで
アンプルのような密閉容器に封入)による核融合反応を起こしやすくするという意味なのだろうか?)
0086ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2018/05/29(火) 15:11:24.24ID:IdVM5CdU
水温が上昇する時間的な速さよりも、10万度という温度にまで達することの方が驚き
0087ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2018/05/29(火) 17:33:52.22ID:JgZwPzgV
>>15
エックスウェーブと呼ぶことになるな
俺が名付け親だからな
0091ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2018/05/30(水) 09:30:34.24ID:krmvj6NI
エリミネーターモードですかね
0094ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2018/05/30(水) 11:31:00.98ID:KBZ2a3Xa
つまりトランザムの祖ってことでおk?
0096ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2018/06/01(金) 00:13:13.30ID:1dxuBnaB
>>6
するどい
照射時間がネックだったレーザー兵器が短時間の照射だからこそという特異点だな
0098ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2018/06/01(金) 00:53:36.57ID:znONF0PV
X線のエネルギーと発生した熱量はどんだけなんだよ。
一番重要な事が書いて無いじゃん。
0099ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2018/06/01(金) 08:41:19.95ID:Rk08Q6vs
>>1

はは、アホが湧いてるがw

すでに東工大などで、この水プラズマを利用した「ゴミ処分施設」の提案がなされてるが、
ただ、東工大も分かっているのだろうが、もうこの「水プラズマ」はそれだけでは終わらないのだよな。

つまり、すべての物質(砂でも岩でも)から、水プラズマを使って「ガス化エネルギー」が作れることだ。
もはや、石油や原発に頼る必要がなくなる。

ハッキリいって、水プラズマによる、すべての物質のガス化エネルギーは、
次代のエネルギーといわれる「核融合」に匹敵するどころか、もうそれを完全に超えている。

まあ、世界がそれに気づく前に、本来は、日本が先手を打つべきなのだがな。
アホ総理を筆頭とする現在の日本政府では、音頭を取れそうもないが、
少なくとも、学識者を含めた知識層が、もう国家の総力を挙げてそれに向かわすべきだな。
(すでに東工大や民間でその実用化のメドが立っている)

一刻も早い方がいい。遅かれ早かれアメリカが気づいて、
もう本気で水プラズマエネルギーに向かうのは間違いないだろうからな。
0105ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2018/06/02(土) 10:12:41.54ID:9JhIkBi0
疲れて家に帰ると風呂にお湯たまるの待つの面倒で、たまに湯を張って30分も放置しちゃうことがある。

うちの風呂もフェムト秒で沸けばいいのち
0106ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2018/06/02(土) 10:40:36.35ID:r6f0HxYt
最後の節にある水の特異性は興味深い。
0107ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2018/06/05(火) 02:20:37.04ID:Ddn48yNv
>>16
大型加速器がいるから
一家に一台とまではなかなか
0110ニュースソース検討中@自治議論スレ
垢版 |
2018/06/08(金) 15:08:44.44ID:7gGT3z1t
熱伝導速度は反作用の力を受けて面積の逆二乗で跳ね返る
核融合に応用できるかな位で何にもならない
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