LCLS-i röntgenikiirguslaser on võimaldanud füüsikutel "katapulteeruda" molekulis peaaegu kõigi ühe aatomi elektronidega ja muuta see ajutiselt musta augu miniatuurseks analoogiks, meelitades elektronid enda juurde oma kosmilise vastaspoole väega, selgub ajakirjas Nature avaldatud artiklist.
© RIA Novosti / Alina Polyanina // DESY / Teaduskommunikatsiooni labor
“Jõud, millega elektronid joodi aatomi juurde meelitasid, oli sel juhul palju suurem kui see, mille tekitaks näiteks kümme auku massiga must auk. Põhimõtteliselt ei suuda tähemassi mis tahes musta augu gravitatsiooniväli toimida elektronil võrreldaval viisil, isegi kui see on sündmuse horisondi jaoks väga lähedal,”ütleb Robin Santra Saksa sünkrotronikeskuse DESY-st.
Santra ja tema kolleegid lõid sarnase miniatuurse musta augu, keskendudes kogu LCLS-i röntgenikiirglaseri kiirele, mis on praegu maailmas võimsaim omalaadne installatsioon, vaid 100 nanomeetri laiuses kohas. See on ligikaudu võrdne suure orgaanilise molekuli pikkusega ja mitusada korda väiksem kui tala laius, mida tavaliselt kasutatakse selliste emitteritega katsetes.
Tänu sellele ulatus laserkiire võimsus kümme miljardit gigavatti ruutsentimeetri kohta, lähedale punktile, kus ultrarelativistlikud mõjud avalduvad ja valgus hakkab spontaanselt muutuma mateeriaks ja antimaterjaliks.
Sellise impulsi kokkupõrge ksenooni ja joodi üksikute aatomitega, nagu näitasid füüsikute esimesed katsed, viib selleni, et nad kaotavad praktiliselt kõik oma elektronid ja omandavad fantastiliselt kõrge oksüdatsiooniseisundi - +48 või +47, mille tulemuseks on rekordiliselt suur positiivne laeng.
Teadlased otsustasid katsetada, kuidas see laeng võib mõjutada teiste molekulide ja aatomite käitumist, kombineerides joodi metaani ja etaani molekulidega, mis on röntgenikiirgusele "läbipaistvad" ega reageeri sellistele kiirtele.
Nende katsete tulemused osutusid fantastilisteks - selliste molekulide kiiritamine laseriga ainult 30 nanosekundi jooksul tõi kaasa asjaolu, et joodiaatomid muutusid hetkeks omamoodi elektrilisteks mustadeks aukudeks pärast seda, kui need olid röntgenkiirtega läbistatud.
Reklaamvideo:
Need aatomid kaotasid vastupidiselt teadlaste ootustele palju rohkem elektrone - mitte 46 ega 47, vaid 53 või 54 osakest. Protsess sellega ei peatunud ja joodiaatomid, nagu ülimassiivsed mustad augud, hakkasid molekuli teistest osadest elektrone enda peale tõmbama, kiirendama ja "sülitama" neid kiirte kujul, mis sarnanevad nende kosmiliste "nõbude" emissioonidega.
Selle tulemusel lagunes kogu jodometaanimolekul praktiliselt koheselt, elades pärast lasertulekahju algust vaid triljonit sekundit. Midagi sarnast võib teadlaste arvates tekkida elusorganismide kokkupuutel röntgenikiirgusega ja selle protsessi uurimine aitab meil mõista, kuidas vähendada või neutraliseerida kiirgusest tulenevat kahju.
“Jodometaan on suhteliselt lihtne molekul, mis aitab meil mõista, mis juhtub orgaaniliste molekulidega, kui neid kiirgus kahjustab. Usume, et see reaktsioon kulgeb veelgi jõhkramalt jodoetaanis ja teistes keerukates molekulides, kus jood võib eraldada kuni 60 elektronit, kuid me ei tea veel, kuidas seda kirjeldada. Selle probleemi lahendamine on meie järgmine eesmärk,”lõpetab artikli esimene autor Artem Rudenko Kansase ülikoolist (USA).
