iPon Hírek

Kétmillió fokos plazma és atomi röntgenlézer

Dátum | 2012. 01. 26.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A Stanfordi Lineáris Gyorsítóközpont (SLAC) kutatói a világ legnagyobb röntgenlézere segítségével kontrollált körülmények között kétmillió fokra hevítettek egy fóliadarabot. A Nature-ben nyilvánosságra hozott eredmény jelentős lépést jelenthet annak megértésében, hogy milyen tulajdonságok határozzák meg a csillagok és óriásbolygók forró anyagának működését, valamint hozzájárulhat a Napot energiával ellátó magfúziós folyamatok jobb megértéséhez és ezek esetleges emberi felhasználásához.

A kísérletben használt LCLS ‒ lineáris részecskegyorsítóban létrehozott koherens fényforrás ‒ milliárdszor erősebb sugárzást bocsát ki, mint a hagyományos röntgensugár-források. A kutatók a lézerpulzusokkal villámgyorsan (a másodperc trilliomod része alatt) felmelegítettek egy alufólia darabot, amíg az a csillagok belsejében található forró sűrű maganyag állapotába nem került. A plazma hőmérséklete ekkor 2 millió Celsius fok volt.


A tudósok már régóta sikeresen „gyártanak” plazmát gázokból, de szilárd sűrűségek esetében eddig nem állt rendelkezésre a megfelelő sugárforrás. Az LCLS azonban olyan ultrarövid hullámhosszú röntgensugárzást bocsát ki, amellyel lehetséges szilárd anyagból egynemű plazmát létrehozni és közben a létrejött anyagot tanulmányozni is.

Ezzel egy időben egy másik tanulmány is megjelent a Nature lapjain, amelyben arról számolnak be a SLAC kutatói, hogy létrehozták a világ legrövidebb ideig tartó és legtisztább röntgen-lézerpulzusát, amely atomi szintű folyamatok megfigyelésére is alkalmas. Az atomi szintű lézeres megfigyelésnél minél rövidebbek a pulzusok, annál több változás figyelhető meg, és minél tisztább a sugárforrás, annál több részlet látszik.

Az új atomi szintű röntgenlézerrel egy 1967-es jóslatot váltottak valóra, amely szerint röntgenfény is létrehozható indukált emisszióval, melynek során magasabb energiájú elektronok külső hatásra alacsonyabb energiaállapotba kerülnek és közben fotont bocsátanak ki. 2009-ig ‒ vagyis az LCLS működtetésének megkezdéséig ‒ nem létezett elég nagy energiájú röntgensugár-forrás az elmélet kipróbálásához.


Az atomlézert végül úgy hozták létre, hogy az LCLS pulzusait egy neongázzal teli kapszulára irányították. A neonatomok egyes elektronjai alacsonyabb energiaállapotba kerültek, és közben a beérkező röntgensugár hullámhosszával egyenértékű fotont bocsátottak ki. Ez további emissziókat váltott ki a szomszédos atomokból, és a dominóeffektushoz hasonló folyamat végén a lézerfény 200 milliószorosára erősödött.

Az LCLS röntgensugara az által képződik, hogy nagy energiájú elektronok váltakozó mágneses téren haladnak át, és közben röntgensugarak bocsátanak ki (ún. szabadelektron-lézer). Ezek igen intenzív és nagy energiájú pulzusok formájában hagyják el a lézert. Az atomi lézerpulzusok hossza ezeknek nyolcada és sokkal „tisztábbak”, vagyis monokromatikusabbak és koherensebbek az eredeti forrásnál. Ez pedig lehetővé teszi általuk gyorsan lezajló reakciók eddig megfigyelhetetlen részleteinek tanulmányozását. A kutatók a jövőben ennél még rövidebb pulzusokat igyekeznek elérni oxigén, nitrogén, illetve kéngáz alkalmazásával.
 

Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

1. axe
2012.01.28. 00:07
Egész gyorsan megsüthetik a grillcsirkét
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!