Mail.RuПочтаМой МирОдноклассникиИгрыЗнакомстваНовостиПоискВсе проекты
30 июня 2010, источник: РИА Новости

Физики с помощью лазера получили «пустотелые» и «чищеные» атомы

МОСКВА, 30 июн — РИА Новости. Американские физики с помощью мощнейшей в мире рентгеновской лазерной установки смогли с высокой точностью контролировать поведение отдельных электронов в атоме, что позволило им «счищать» их один за другим, или получить «пустотелый» атом — без электронов на внутренних орбитах, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Авторы исследования, Линда Янг (Linda Young) из Аргоннской национальной лаборатории (США) и ее коллеги проводили эксперименты на рентгеновском лазере на свободных электронах LCLS (Linac Coherent Light Source), установленном в национальной ускорительной лаборатории в Стэнфордском университете. Этот прибор начал работать в апреле 2009 года, и группа Янг стала одной из первых научных групп, опубликовавших полученные с помощью LCLS результаты.

Ученые фокусировали луч рентгеновского лазера на струе из неона, а затем с помощью специальных детекторов исследовали электроны и ионы, возникшие после облучения. При этом они варьировали энергию рентгеновского лазера с 0,8 до 2 килоэлектронвольт и меняли длительность импульсов с 230 до 80 фемтосекунд (квадриллионных долей секунды). В результате им удалось получить как «очищенные», так и «пустотелые» атомы неона.

Атомы этого инертного газа имеют по десять электронов: два во внутренней оболочке и восемь — на внешней. Рентгеновский фотон с энергией 0,87 килоэлектронвольт, попадая в атом, «вышибал» электрон из внутренней оболочки. Менее энергичные фотоны «очищали» атом снаружи, выбивая электроны с внешней оболочки. При этом пустотелым атом оставался очень недолго — пустое место быстро заполнялось электроном с внешней оболочки.

Однако Янг и ее коллеги показали, что принципиально новые физические эффекты наблюдаются, когда энергия рентгеновских фотонов превышала 0,99 килоэлектронвольт. В этом случае лазер мог выбить оба электрона из внутренней оболочки атома, ионизуя его изнутри и лишая его способности абсорбировать рентгеновские лучи до того момента, как вакансии вновь не заполнялись. При подъеме энергии до 2 килоэлектронвольт время жизни пустотелых атомов значительно растягивалось.

В это время вещество лучше рассеивало излучение, чем поглощало, что ученые назвали радиационной «закалкой» атомов.

«Эта прозрачность, связанная с “пустыми” атомами, может быть полезным свойством для будущих экспериментов по “просвечиванию” вещества с целью исследований молекулярных и атомных структур, поскольку уменьшает число фотонов, повреждающих вещество, и увеличивает рассеивание, с помощью которого и формируется изображение», — сказала Янг.