Az LCLS röntgen lézer lehetővé tette a fizikusoknak, hogy "katapultálja" egy molekula egyetlen atomjának szinte az összes elektronát, és ideiglenesen átalakítsák azt egy fekete lyuk miniatűr analógjává, vonzva az elektronokat a kozmikus megfelelőjének erejével, a Nature folyóiratban megjelent cikk szerint.
© RIA Novosti / Alina Polyanina // DESY / Tudományos Kommunikációs Lab
„Az az erő, amellyel az elektronokat a jódatomhoz vonzotta, ebben az esetben sokkal nagyobb volt, mint amit tíz Nap tömegű fekete lyuk generál. Elvileg, a csillagtömeg bármely fekete lyukának gravitációs tere nem képes hasonló módon hatni az elektronra, még akkor is, ha nagyon közel van az eseményhorizonthoz”- mondta Robin Santra, a DESY német szinkrotron központ.
Santra és kollégái hasonló miniatűr fekete lyukat hoztak létre azáltal, hogy az LCLS röntgen lézer teljes fénysugárát fókuszálják, amely jelenleg a világon a leghatékonyabb, csak 100 nanométer széles ponton. Ez megközelítőleg megegyezik egy nagy szerves molekula hosszával, és több százszor kisebb, mint az ilyen kibocsátókkal végzett kísérletek során általában alkalmazott sugárnyaláb szélessége.
Ennek köszönhetően a lézersugár teljesítménye elérte a tíz milliárd gigawattot négyzetcentiméteren, és odajutott ahhoz a ponthoz, ahol az ultrarelativista hatások megjelennek, és a fény spontán anyaggá és antianyaggá alakul.
Egy ilyen impulzus ütközése a xenon és a jód egyetlen atomjával - amint azt a fizikusok első kísérletei is mutatják - ahhoz a tényhez vezet, hogy gyakorlatilag elveszítik minden elektronukat, és fantasztikusan magas oxidációs állapotot kapnak - +48 vagy +47, ami rekord magas pozitív töltést eredményez.
A tudósok úgy döntöttek, hogy megvizsgálják, hogy ez a töltés hogyan befolyásolhatja más molekulák és atomok viselkedését azáltal, hogy a jódot olyan metán- és etánmolekulákkal kombinálják, amelyek "átlátszó" a röntgen sugarakra és nem reagálnak az ilyen sugarakra.
Ezeknek a kísérleteknek a eredményei fantasztikusnak bizonyultak - az ilyen molekulák lézerrel történő besugárzása mindössze 30 nanosekundum alatt ahhoz vezetett, hogy a jód-atomok egy pillanatra valamiféle elektromos fekete lyukká váltak, miután a röntgen sugara áthatolt.
Promóciós videó:
Ezek az atomok, a tudósok elvárásaival ellentétben, sokkal több elektronot veszítettek el - nem 46 vagy 47, hanem 53 vagy 54 részecskét. A folyamat nem állt le ezen a ponton, és a jódatomok, mint a szupermasszív fekete lyukak, elkezdték magukkal vonni az elektronokat a molekula más részeiből, diszpergálták és „kiöntötték” őket gerendák formájában, amelyek hasonlóak a kozmikus „unokatestvéreik” kisugárzásához.
Ennek eredményeként az egész jód-metán molekula gyakorlatilag azonnal szétesett, és csak egy másodperc milliárd másodpercig élt a lézeres tűz kezdete után. A tudósok szerint valami hasonló történhet akkor, amikor az élő szervezetek érintkeznek a röntgenfelvételekkel, és ennek a folyamatnak a tanulmányozása segít megérteni, hogyan lehet csökkenteni vagy semlegesíteni a sugárzás által okozott károkat.
„A jód-metán egy viszonylag egyszerű molekula, amely segít megérteni, mi történik a szerves molekulákkal, ha azokat a sugárzás károsítja. Úgy gondoljuk, hogy ez a reakció még hevesen halad a jód-etánban és más komplex molekulákban, ahol a jód akár 60 elektront képes kibocsátani, de még nem tudjuk, hogyan lehet leírni. Következő célunk ennek a problémának a megoldása”- zárja le Artem Rudenko a Kansasi Egyetemen (USA), a cikk első szerzője.
