Technologia

Molekularna czarna dziura powstała dzięki najmocniejszemu laserowi na świecie!

Redakcja dziennikpolski.com.pl
Kwiecień 17 2017

Właściwości czarnej dziury

Słowem wstępu, czarna dziura jest takim obiektem w kosmosie, który jest w stanie pochłonąć całą otaczającą ją materię, a to wszystko dzięki ogromnej sile swej grawitacji. Przełomowym wydarzeniem jest więc to, że na swój sposób podobny obiekt, czyli "molekularna czarna dziura", została stworzona przez naukowców z Kansas State University.

Ich dzieło było w stanie pochłaniać elektrony z sąsiadujących atomów, a stworzone zostało eksperymentalnie przy użyciu najmocniejszego obecnie lasera rentgenowskiego na świecie, czyli LCLS - Linac Coherent Light Source. Laser ten jest w stanie wyemitować trwające jedynie femtosekundy (biliardowe jej części) pulsy światła rentgenowskiego, które jest na tyle ekstremalnie jasne i tworzy taką energię, że jest w stanie przeciąć stal.

Już wcześniej użyto wspomnianego lasera po to, by stworzyć coś w rodzaju laboratoryjnej mini gwiazdy. Teraz z kolei udało się zainicjować istnienie "molekularnej czarnej dziury", która miała właściwości niemal identyczne, jak jej o wiele masywniejsze "siostry" w przestrzeni kosmicznej. Naukowcy byli tym bardzo zaskoczeni.

Promienie rentgenowskie skupione zostały na punkcie szerokim na jedynie 100 nanometrów, dzięki specjalnym lustrom. Impulsom tegoż światła poddano trzy różne próbki - pierwsza to pojedyncze atomy ksenonu po 54 elektrony każdy, a druga i trzecia to pojedyncze atomy jodu po 53 elektrony. Celem badania było sprawdzenie, jak te ciężkie atomy zareagują na wiązkę tak potężnego światła rentgenowskiego. Światło to było tak intensywne, że całe światło słoneczne, które pada na Ziemię i zostałoby skupione na powierzchni paznokcia, jest aż 100 razy słabsze od pochodzącego z lasera.
Czarna dziura

Atom jodu, o którym była mowa, poddany ekspozycji na światło lasera, utracił aż 50 elektronów w czasie 30 femtosekund. Przypominająca czarną dziurę, a powstała w ten sposób pustka, zaczęła natychmiast przyciągać elektrony z towarzyszących atomów. One też ulegały zniszczeniu, a molekuła ostatecznie rozpadła się.

Nie jesteśmy w stanie na obecnym etapie badań dokładnie sklasyfikować jego wyników, ale uważamy, że zjawisko to ważniejsze było w dużych molekułach aniżeli w małych. Szacunki wskazują, że z orbit było wyrzuconych ponad 60 elektronów, ale nie wiemy dokładnie, w którym miejscu proces został wstrzymany. Kolejnych badań wymaga kwestia dotycząca tego, które fragmenty oderwały się od molekuły gdy ulegała ona rozpadowi, byśmy byli w stanie oszacować czego jej w tym momencie brakowało - stwierdził autor badania, Artem Rudenko.

LCLS pomaga prowadzić badania, które pozwalają powiększyć naukowcom ich wiedzę na temat fizyki cząstek elementarnych, ale także spintroniki, fuzji jądrowej, fotosyntezy i innych kwestii. Co więcej, eksperymenty pozwolą na zmodernizowanie urządzenia w ramach projektu LCLS-II. Po ulepszeniu laser ten będzie w stanie emitować świetlne impulsy z jeszcze większą częstotliwością, aż do miliona na sekundę.

Udostępnij