LCLS rentgena lāzers ir ļāvis fiziķiem "katapultēt" gandrīz visus molekulas viena atoma elektronus un īslaicīgi pārveidot to par melna cauruma miniatūru analogu, piesaistot elektronus sev ar sava kosmiskā līdzinieka spēku, teikts žurnālā Nature publicētajā rakstā.
© RIA Novosti / Alina Polyanina // DESY / Zinātnes komunikācijas laboratorija
“Spēks, ar kuru elektroni tika piesaistīti joda atomam, šajā gadījumā bija daudz lielāks nekā tas, ko radītu, piemēram, melnais caurums ar desmit Saules masu. Principā jebkura zvaigžņu masas melnā cauruma gravitācijas lauks nespēj iedarboties uz elektronu salīdzināmā veidā, pat ja tas ir ļoti tuvu notikuma horizontam,”saka Robina Santra no Vācijas sinhrotrona centra DESY.
Santra un viņa kolēģi izveidoja līdzīgu miniatūru melno caurumu, fokusējot visu LCLS rentgena lāzera staru, kas šobrīd ir visspēcīgākā šāda veida instalācija pasaulē, tikai 100 nanometru platumā. Tas ir aptuveni vienāds ar lielas organiskās molekulas garumu un vairākus simtus reižu mazāks par stara platumu, ko parasti izmanto eksperimentos ar šādiem izstarotājiem.
Pateicoties tam, lāzera stara jauda sasniedza desmit miljardus gigavatu uz kvadrātcentimetru, tuvojoties vietai, kur sāk izpausties ultrarelativistiskie efekti un gaisma sāk spontāni pārvērsties matērijā un antimatērijā.
Šāda impulsa sadursme ar ksenona un joda atsevišķiem atomiem, kā parādīja pirmie fiziķu eksperimenti, noved pie tā, ka viņi zaudē praktiski visus savus elektronus un iegūst fantastiski augstu oksidācijas stāvokli - +48 vai +47, kā rezultātā rodas rekordliels pozitīvs lādiņš.
Zinātnieki nolēma pārbaudīt, kā šis lādiņš var ietekmēt citu molekulu un atomu uzvedību, apvienojot jodu ar metāna un etāna molekulām, kas ir "caurspīdīgas" rentgenstariem un nereaģē uz šādiem stariem.
Šo eksperimentu rezultāti izrādījās fantastiski - šādu molekulu apstarošana ar lāzeru tikai 30 nanosekundēs noveda pie tā, ka joda atomi brīžiem pēc tam, kad tos caurdurta ar rentgena staru, pārvērtās par sava veida elektriskiem melniem caurumiem.
Reklāmas video:
Šie atomi, pretēji zinātnieku cerībām, zaudēja daudz vairāk elektronu - nevis 46 vai 47, bet 53 vai 54 daļiņas. Process neapstājās, un joda atomi, tāpat kā supermasīvie melnie caurumi, sāka vilkt uz sevi elektronus no citām molekulas daļām, izkliedēt un "izspļaut" tos staru veidā, kas līdzīgi viņu kosmisko "brālēnu" izmešanai.
Tā rezultātā visa jodometāna molekula praktiski uzreiz sadalījās, dzīvojot tikai triljonu sekundes pēc lāzera uguns sākuma. Kaut kas līdzīgs, kā uzskata zinātnieki, var notikt, dzīvajiem organismiem nonākot saskarē ar rentgena stariem, un šī procesa izpēte mums palīdzēs saprast, kā samazināt vai neitralizēt starojuma radīto kaitējumu.
“Jodometāns ir salīdzinoši vienkārša molekula, kas palīdz mums saprast, kas notiek ar organiskām molekulām, kad tās sabojā radiācija. Mēs uzskatām, ka šī reakcija notiek vēl vardarbīgāk jodietānā un citās sarežģītās molekulās, kur jods var izstumt līdz 60 elektroniem, bet mēs vēl nezinām, kā to var aprakstīt. Šīs problēmas risinājums ir mūsu nākamais mērķis,”secina Artems Rudenko no Kanzasas universitātes (ASV), pirmais raksta autors.
