Strieborná pena a lasery vytvárajú najjasnejšie RTG žiarenie na svete
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 16. 1. 2025
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Americkí vedci vytvorili pomocou laserov so striebornou kovovou penou, ktorá je ľahká ako vzduch, doteraz najjasnejší zdroj röntgenového žiarenia, ktorý je dvakrát žiarivejší ako všetko predchádzajúce.
Superjasné röntgenové žiarenie má cenné využitie v pokročilom výskume, vrátane štúdia štruktúry materiálov na atómovej úrovni, pozorovania chemických reakcií v reálnom čase, zobrazovania biologických vzoriek s vysokými detailmi a analýzy zložitých molekúl.
Najjasnejšie z nich sú obzvlášť dôležité na miestach, ako je Národné laboratórium Lawrenca v Livermore, ktoré sa zaoberá špičkovou fyzikou jadrovej fúzie. A to nielen v rámci čistej vedy, ale aj pre vývoj praktických fúznych reaktorov.
Dôležitosť týchto špecializovaných röntgenových lúčov spočíva v ich mimoriadne vysokom rozlíšení, ktoré je ideálne na štúdium extrémne hustej hmoty, vrátane plazmy, ktorá vzniká pri fúzii s inerciálnym obmedzením, pri ktorej sú guľôčky deutéria a trícia bombardované množstvom vysokoenergetických laserových lúčov.
Na výrobu tohto nového superjasného röntgenového žiarenia sa v skutočnosti používajú tie isté superlasery, ktoré sa používajú pri výskume jadrovej syntézy v Národnom zážihovom zariadení (National Ignition Facility - NIF).
Röntgenové žiarenie sa na miestach, ako sú zubárske ordinácie, zvyčajne vytvára bombardovaním kovového terča elektrónovým lúčom. Elektróny interagujú s elektrónmi v kovovom terčíku a vrhajú zväzok röntgenových lúčov. Nový systém však vymení elektrónový lúč za laser a bežný kovový terč za veľmi špeciálny. V tomto prípade je to terč vyrobený zo striebornej peny.
Pena má podobu 4 mm širokých valcových terčov. Vyrábajú sa tak, že sa zoberú strieborné nanodrôty a zavesia sa do špeciálnej formy. Tá sa podrobí superkritickému sušeniu, aby sa odstránil roztok, až zostane strieborná pena, ktorá má tisícinu hustoty bežného striebra. V skutočnosti má približne rovnakú hustotu ako vzduch.
Takéto nadýchané striebro má pritom oveľa väčší hmotnostný objem ako pevné striebro. To znamená, že ním môže teplo prúdiť oveľa rýchlejšie ako inak. To znamená, že celý valec sa môže rovnomerne zohriať len za 1,5 miliardtiny sekundy.
Výsledkom je zdroj röntgenového žiarenia s energiou viac ako 20 000 elektrónvoltov. V bežnom meradle je to zanedbateľná hodnota, ale v mikroskopickom meradle jadrovej fyziky je to naozaj veľmi veľa.
Podľa Národného laboratória Lawrenca v Livermore vývoj tohto nového röntgenového žiarenia nielenže posunie naše chápanie procesov jadrovej syntézy, ale plazma vznikajúca pri generovaní röntgenového žiarenia poskytne nové poznatky o jasnej, horúcej kovovej plazme, ktorá je ďaleko od tepelnej rovnováhy.
„Do budúcnosti to znamená, že musíme prehodnotiť naše predpoklady o prenose tepla a spôsobe jeho výpočtu v tejto konkrétnej kovovej plazme,“ povedal vedec Jeff Colvin.
Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Physical Review E.
