Rentgenski laser LCLS je fizikom omogočil, da "katapultirajo" skoraj vse elektrone enega samega atoma v molekuli in jih začasno pretvorijo v miniaturni analog črne luknje, privabijo k sebi elektrone z močjo svojega kozmičnega kolega, piše v članku, objavljenem v reviji Nature.
© RIA Novosti / Alina Polyanina // DESY / Science Communication Lab
„Sila, s katero so elektroni privlačili atom joda, je bila v tem primeru veliko večja od tiste, ki bi jo ustvarila na primer črna luknja z maso desetih Sončev. Načeloma gravitacijsko polje katere koli črne luknje zvezdne mase ne more delovati na elektron na primerljiv način, četudi je zelo blizu obzorju dogodkov, pravi Robin Santra iz nemškega Synchrotron Center DESY.
Santra in njegovi sodelavci so ustvarili podobno miniaturno črno luknjo s fokusiranjem celotnega snopa rentgenskega laserja LCLS, ki je trenutno najmočnejša tovrstna instalacija na svetu, na točko široko le 100 nanometrov. To je približno enako dolžini velike organske molekule in nekaj sto krat manjši od širine snopa, ki se običajno uporablja pri poskusih s takšnimi sevalniki.
Zahvaljujoč temu je moč laserskega žarka dosegla deset milijard gigavatov na kvadratni centimeter in se približala točki, ko se začnejo manifestirati ultrarelativistični učinki in svetloba se začne spontano spreminjati v snov in antimaterijo.
Trčenje takega impulza z enojnimi atomi ksenona in joda, kot so pokazali prvi poskusi fizikov, vodi v dejstvo, da izgubijo praktično vse svoje elektrone in pridobijo fantastično visoko oksidacijsko stanje - +48 ali +47, kar ima za posledico rekordno visok pozitivni naboj.
Znanstveniki so se odločili preizkusiti, kako lahko ta naboj vpliva na vedenje drugih molekul in atomov, tako da kombinira jod z molekuli metana in etana, ki so "prozorni" za rentgenske žarke in na take žarke ne reagirajo.
Rezultati teh poskusov so se izkazali za fantastične - obsevanje takšnih molekul z laserjem le 30 nanosekund je privedlo do dejstva, da so se atomi joda v trenutku spremenili v nekakšne električne črne luknje, potem ko jih je prebodil rentgenski žarek.
Promocijski video:
Ti atomi so v nasprotju s pričakovanji znanstvenikov izgubili veliko več elektronov - ne 46 ali 47, ampak 53 ali 54 delcev. Proces se tu ni ustavil in atomi joda so kot supermasivne črne luknje začeli na sebe vleči elektrone iz drugih delov molekule, jih pospeševati in "izpljuniti" v obliki žarkov, podobnih emisijam njihovih kozmičnih "bratrancev".
Posledično se je celotna molekula jodmetana tako rekoč takoj razkrojila, živeč le trilijono sekunde po začetku laserskega ognja. Nekaj podobnega, kot verjamejo znanstveniki, se lahko zgodi, ko živi organizmi pridejo v stik z rentgenom, preučevanje tega procesa pa nam bo pomagalo razumeti, kako zmanjšati ali nevtralizirati škodo zaradi sevanja.
»Jodomethan je sorazmerno preprosta molekula, ki nam pomaga razumeti, kaj se zgodi z organskimi molekulami, ko jih sevanje poškoduje. Verjamemo, da se ta reakcija še bolj silovito odvija v jodoetanu in drugih zapletenih molekulah, kjer jod lahko izloči do 60 elektronov, vendar še ne vemo, kako bi ga lahko opisali. Naslednji cilj je reševanje tega problema, «zaključuje Artem Rudenko z Univerze v Kansasu (ZDA), prvi avtor članka.
