生命離不開水，但人們對水的理解尚不完善。例如水在溫度降低時的密度、熱容量、等溫壓縮率等熱力學的特征變化與其他液體呈相反狀態(tài)，由此引發(fā)了對水的熱力學特征的長期爭論，出現(xiàn)了各種假說。其中一種假說認為，液態(tài)水具有密度不同的兩個相（物態(tài)），并在兩個相之間搖擺。但是水在溫度下降到接近0℃時（過冷狀態(tài)），狀態(tài)不穩(wěn)，會很快結冰，因此迄今為止驗證該假說極為困難。

研究小組利用SACLA對過冷狀態(tài)的水滴進行照射，分析了水的結構。SACLA的脈沖寬度為非常短的飛秒級，可以在冷卻的水結冰之前對各個時段的變化進行測量。研究小組對水在各種溫度下的數(shù)據(jù)進行分析，通過分析被水滴散射的X射線得到了水的結構，并調(diào)查水冷卻時等溫壓縮率的上升。結果發(fā)現(xiàn)，等溫壓縮率在-44℃時為最大，在此溫度下發(fā)生反轉(zhuǎn)。同時發(fā)現(xiàn)把水中的氫原子（H）置換成重氫原子（D）的重水（D2O）時等溫壓縮率溫度為-40℃。這些發(fā)現(xiàn)顯示水存在“液—液相變的臨界點”，這種相轉(zhuǎn)移影響原子核的量子效應。