Рентгеновият лазер LCLS позволи на физиците да "катапултират" почти всички електрони от един атом в молекула и временно да го трансформират в миниатюрен аналог на черна дупка, привличайки електроните към себе си със силата на своя космически колега, според статия, публикувана в списанието Nature.
© РИА Новости / Алина Полянина // DESY / Science Communication Lab
„Силата, с която електроните бяха привлечени към йодния атом в този случай, беше много по-голяма от тази, която би се генерира например от черна дупка с маса десет слънца. По принцип гравитационното поле на всяка черна дупка на звездна маса не е в състояние да въздейства върху електрон по сходен начин, дори ако е много близо до хоризонта на събитията “, казва Робин Сантра от Германския синхротронен център DESY.
Сантра и неговите колеги създадоха подобна миниатюрна черна дупка, като фокусираха целия лъч на рентгеновия лазер LCLS, който в момента е най-мощната такава по рода си в света, в точка с ширина само 100 нанометра. Това е приблизително равна на дължината на голяма органична молекула и няколкостотин пъти по-малка от ширината на лъча, използвана обикновено в експерименти с такива емитери.
Благодарение на това силата на лазерния лъч достига десет милиарда гигавата на квадратен сантиметър, като се доближава до точката, в която ултрарелативистките ефекти започват да се проявяват и светлината започва спонтанно да се превръща в материя и антиматерия.
Сблъсъкът на такъв импулс с единични атоми на ксенон и йод, както показват първите експерименти на физиците, води до факта, че те губят почти всички свои електрони и придобиват фантастично високо окислително състояние - +48 или +47, което води до рекордно висок положителен заряд.
Учените решиха да тестват как този заряд може да повлияе на поведението на други молекули и атоми, като комбинира йод с молекули метан и етан, които са "прозрачни" за рентгенови лъчи и не реагират на такива лъчи.
Резултатите от тези експерименти се оказаха фантастични - облъчването на такива молекули с лазер само за 30 наносекунди доведе до факта, че йодните атоми се превръщаха във вид на електрически черни дупки за мигове, след като бяха пробити от рентгеновия лъч.
Промоционално видео:
Тези атоми, противно на очакванията на учените, загубиха много повече електрони - не 46 или 47, а 53 или 54 частици. Процесът не спря дотук и йодните атоми, подобно на свръхмасивни черни дупки, започнаха да изтеглят върху себе си електрони от други части на молекулата, да ги разпръскват и „изплюват“под формата на лъчи, подобни на изхвърлянията на космическите им „братовчеди“.
В резултат на това цялата молекула йодометан практически моментално се разпада, живеейки едва трилионна част от секундата след началото на лазерния огън. Нещо подобно, както смятат учените, може да се случи, когато живите организми влизат в контакт с рентгенови лъчи и изучаването на този процес ще ни помогне да разберем как да намалим или неутрализираме вредата от радиацията.
„Йодометанът е сравнително проста молекула, която ни помага да разберем какво се случва с органичните молекули, когато те са повредени от радиация. Вярваме, че тази реакция протича още по-бурно в йодоетан и други сложни молекули, където йодът може да изхвърли до 60 електрона, но все още не знаем как може да бъде описана. Решаването на този проблем е следващата ни цел “, заключава Артем Руденко от Университета в Канзас (САЩ), първият автор на статията.
