Сегодня 23 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 🔥
Новые правила «Оскара» разрешили применение ИИ в кино, но с оговоркой 3 ч.
Google бросила попытки искоренить сторонние cookies — они останутся в браузере Chrome 3 ч.
«Однозначно стоит своих денег»: хоррор Post Trauma в духе первых Silent Hill и Resident Evil вышел в российском Steam 4 ч.
Apple полностью поменяет команду разработки Siri, чтобы вывести её из застоя 5 ч.
Nvidia похвалилась, что поддержка технологии DLSS уже есть в 769 играх и приложениях 6 ч.
Анонсирован психологический хоррор «нового уровня» Displacement с элементами BioShock и Condemned — игра на грани закрытия 7 ч.
AMD выпустила необязательный драйвер с поддержкой The Elder Scrolls IV: Oblivion Remastered и FSR 4 для новых игр 7 ч.
Apple перестала обманывать пользователей и убрала утверждение, что Apple Intelligence «доступен сейчас» 7 ч.
Gmail упростил отписку от надоедливых рассылок, собрав их все в одном месте 8 ч.
Bethesda анонсировала и выпустила The Elder Scrolls IV: Oblivion Remastered — с новой графикой, улучшенным геймплеем и без русского языка 9 ч.
Минпромторг исключит ноутбуки и серверы HP и Fujitsu из списка на параллельный импорт 4 ч.
Новая статья: Старость — не радость (и для кремния тоже) 4 ч.
GS Group освоила самое передовое в России корпусирование микросхем, но до мировых лидеров ещё далеко 5 ч.
Зонд «Гера» показал Марс с необычного ракурса и сфотографировал один из самых маленьких спутников в Солнечной системе 5 ч.
Европа проведёт эксперимент по производству еды прямо на орбите 5 ч.
Учёные построили симулятор чёрной и белой дыры — он поможет создать электронику будущего и не только 5 ч.
Qualcomm обвинила Arm в нарушении лицензионного соглашения и тайном намерении стать производителем чипов 7 ч.
Colorfire представила бело-оранжевую GeForce RTX 5060 Ti Meow с лапками 7 ч.
Астрономы обнаружили хвостатую планету, которая буквально испаряется с каждым оборотом вокруг своей звезды 9 ч.
Insta360 представила экшн-камеру X5 за $550 c простой заменой разбитых линз 10 ч.