RTG laser LCLS umožnil fyzikom „katapultovať“takmer všetky elektróny jedného atómu v molekule a dočasne ho transformovať na miniatúrny analóg čiernej diery, ktorá priťahuje elektróny k sebe silou svojho kozmického náprotivku, podľa článku uverejneného v časopise Nature.
© RIA Novosti / Alina Polyanina // DESY / Science Communication Lab
„Sila, ktorou boli elektróny priťahované k atómu jódu, bola v tomto prípade oveľa väčšia ako sila, ktorá by sa vytvorila napríklad čiernou dierou s hmotnosťou desiatich Slnka. Gravitačné pole akejkoľvek čiernej diery hviezdnej hmoty v zásade nemôže pôsobiť na elektrón porovnateľným spôsobom, aj keď je veľmi blízko horizontu udalostí, “hovorí Robin Santra z nemeckého synchrotronového centra DESY.
Santra a jeho kolegovia vytvorili podobnú miniatúrnu čiernu dieru zaostrením celého lúča röntgenového lasera LCLS, ktorý je v súčasnosti najsilnejšou inštaláciou svojho druhu na svete, na šírku iba 100 nanometrov. Toto je približne rovnaké ako dĺžka veľkej organickej molekuly a niekoľko sto krát menšia ako šírka lúča obvykle používaná pri pokusoch s takýmito žiaričmi.
Vďaka tomu dosiahol výkon laserového lúča desať miliárd gigawattov na štvorcový centimeter, čím sa priblížil k bodu, kde sa začínajú prejavovať ultrarelativistické účinky a svetlo sa spontánne mení na hmotu a antihmotu.
Zrážka takého impulzu s jednotlivými atómami xenónu a jódu, ako ukazujú prvé experimenty fyzikov, vedie k tomu, že strácajú prakticky všetky svoje elektróny a získavajú fantasticky vysoký oxidačný stav - +48 alebo +47, čo vedie k rekordne vysokému kladnému náboju.
Vedci sa rozhodli vyskúšať, ako môže tento náboj ovplyvniť správanie iných molekúl a atómov kombináciou jódu s molekulami metánu a etánu, ktoré sú „priehľadné“pre röntgenové lúče a na tieto lúče nereagujú.
Výsledky týchto experimentov sa ukázali byť fantastické - ožiarenie takýchto molekúl laserom iba za 30 nanosekúnd viedlo k tomu, že atómy jódu sa na okamih potom, čo boli prepichnuté röntgenovým lúčom, zmenili na istý druh elektrického čierneho otvoru.
Propagačné video:
Tieto atómy, na rozdiel od očakávaní vedcov, stratili omnoho viac elektrónov - nie 46 alebo 47, ale 53 alebo 54 častíc. Proces sa tam nezastavil a jódové atómy, podobne ako supermasívne čierne diery, začali na seba sťahovať elektróny z iných častí molekuly, urýchľovali ich a „ich vyplivovali“vo forme lúčov podobných emisiám ich kozmických „bratrancov“.
Výsledkom je, že sa celá molekula jódmetánu prakticky okamžite rozpadla a po spustení laserového ohňa žila iba trilióntiny sekundy. Vedci sa domnievajú, že niečo podobné sa môže vyskytnúť, keď živé organizmy prídu do styku s röntgenovými lúčmi, a štúdium tohto procesu nám pomôže pochopiť, ako znížiť alebo neutralizovať škodlivé žiarenie.
„Jódmetán je relatívne jednoduchá molekula, ktorá nám pomáha pochopiť, čo sa stane s organickými molekulami, keď sú poškodené žiarením. Sme presvedčení, že táto reakcia prebieha ešte prudšie v jódetáne a ďalších komplexných molekulách, kde jód môže vytlačiť až 60 elektrónov, ale zatiaľ nevieme, ako sa dá opísať. Riešenie tohto problému je naším ďalším cieľom, “uzatvára Artem Rudenko z University of Kansas (USA), prvý autor článku.