Сегодня 01 апреля 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Физики впервые «сфотографировали» в капле воды возбуждённый рентгеном электрон

Американские учёные только что прорубили окно в новую область экспериментальной физики. Они смогли получить энергетический образ движения электрона вокруг атома водорода в капле воды ещё до того, как атом пришёл в движение. До сих пор у учёных не было инструментов для подобной детализации процессов в веществе, что раскроет больше деталей о физике и химии многих процессов и, особенно, о радиационном воздействии на живые клетки.

 Источник изображений: PNNL

Источник изображений: PNNL

В эксперименте, отдалённо похожем на съёмку замедленного видео, учёные выделили энергетическое движение электрона, одновременно «заморозив» движение гораздо более крупного атома, вокруг которого вращался целевой электрон, сделав это в образце обычной жидкой воды. О своей работе учёные сообщили в статье в журнале Science. Работа в основном была направлена на изучение высокоэнергетического излучения на живые клетки, что нужно для космоса, радиотерапии опухолей и не только.

«Химические реакции, вызванные излучением, которые мы хотим изучить, являются результатом электронного отклика мишени, который происходит в аттосекундном масштабе времени», — пояснила Линда Янг (Linda Young), старший автор работы и заслуженный научный сотрудник Аргоннской национальной лаборатории. — До сих пор радиохимики могли определять события только в пикосекундном масштабе времени, что в миллион раз медленнее, чем аттосекунда. Это всё равно, что сказать "я родился, а потом умер". Вы хотели бы знать, что происходит в промежутке? Это то, что мы сейчас можем сделать».

Чтобы добиться результата, межведомственная группа учёных из нескольких национальных лабораторий Министерства энергетики США, а также университетов США и Германии объединила эксперименты и теорию, чтобы в режиме реального времени выявить последствия воздействия ионизирующего излучения от источника рентгеновского излучения на вещество. Исследование проводилось при поддержке Центра пограничных энергетических исследований межфазной динамики в радиоактивных средах и материалах (IDREAM), с финансовой поддержкой Министерства энергетики США в штаб-квартире в Тихоокеанской Северо-Западной национальной лаборатории (PNNL).

Не секрет, что субатомные частицы, например, электроны, движутся так быстро, что для фиксации их действий требуется датчик, способный измерять время в аттосекундах. Это настолько быстро (или мало), что в каждой секунде, например, больше аттосекунд, чем прошло секунд за всю историю Вселенной.

Проведённое авторами исследование опирается на открытие и создание аттосекундных рентгеновских лазеров на свободных электронах, за что в прошлом году, в частности, была присуждена Нобелевская премия по физике. В Национальной ускорительной лаборатории SLAC есть источник такого света (LCLS), чем воспользовались экспериментаторы.

 Экспериментальная установка, создающая тончаштую плёнку воды шириной около 1 см

Экспериментальная установка, создающая тончайшую плёнку воды шириной около 1 см

В качестве тестового образца для эксперимента была выбрана обычная жидкая вода. Первый аттосекундный импульс возбуждал электроны, а второй измерял отклик. Это позволило отреагировать датчикам настолько быстро, что возбуждённое состояние электрона проявило себя ещё до того, как атом водорода в молекуле пришёл в движение. Раньше в процессе подобного наблюдения с помощью импульсов большей длительности картина была настолько смазанной, что учёные предполагали существование ряда промежуточных состояний. Аттосекундный лазер показал, что промежуточных состояний нет — это всё миражи или помехи.

«Теперь у нас есть инструмент, с помощью которого, в принципе, вы можете следить за движением электронов и видеть только что ионизированные молекулы по мере их образования в режиме реального времени», — резюмировали достижение авторы исследования.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
ChatGPT остаётся самым популярным чат-ботом с ИИ, но у конкурентов аудитория тоже растёт 2 ч.
Google сделает сквозное шифрование в Gmail доступным для всех 2 ч.
Антиутопия на колёсах: новый геймплейный трейлер раскрыл дату выхода приключения Beholder: Conductor про кондуктора легендарного поезда 2 ч.
Путин запретил госорганам и банкам общаться с клиентами через иностранные мессенджеры 2 ч.
Разработчик приложений для российской ОС «Аврора» приостановил работу — сотрудникам перестали платить зарплату 2 ч.
OpenAI пообещала выпустить открытую рассуждающую ИИ-модель в ближайшие месяцы 3 ч.
Британка случайно выбросила биткоин-кошелёк жениха стоимостью 3 млн фунтов 4 ч.
Разработчики Palworld анонсировали симулятор свиданий по мотивам игры, и это не шутка — трейлер Palworld! More Than Just Pals 6 ч.
В новых Android-смартфонах нашли вирус, который угоняет аккаунты Telegram и ворует криптовалюту 6 ч.
Wizards of the Coast заблокировала мод по Baldur’s Gate 3 для Stardew Valley, но у истории «хорошая концовка» 6 ч.
Японская Rapidus к концу апреля запустит опытное производство 2-нм чипов 2 ч.
В Лондоне появится экобезопасный ЦОД AWS для ленточных накопителей 3 ч.
Blue Origin выяснила, почему потеряла многоразовую ступень ракеты New Glenn при первом запуске 4 ч.
Arm намерена занять 50 % рынка чипов для ЦОД к концу 2025 года — NVIDIA ей в этом поможет 5 ч.
Bharti Airtel подключила Мумбаи к мировой сети с помощью кабеля 2Africa Pearls с пропускной способностью 100 Тбит/с 5 ч.
Европа технически готова построить суперколлайдер будущего, который будет втрое больше БАКа 5 ч.
Microsoft вновь заявила о намерении сотрудничать с OpenAI несмотря на план по замедлению экспансии ЦОД 5 ч.
XenData представила 1U-устройство Z20 на базе Windows 11 Pro для доступа к облачным хранилищам 5 ч.
Asus и Xbox намекнули на совместный выпуск портативной приставки с «новым уровнем гейминга» 5 ч.
Флагманский смартфон Honor Magic 7 стал доступен для предзаказа в России за 109 990 рублей 6 ч.