Сегодня 25 июня 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 🔥
Бизнес раскритиковал идею введения платного доступа к госсервисам для юрлиц 8 ч.
Объявлена дата выхода Little Nightmares 3 — новый трейлер, 11 минут геймплея и предзаказ с приятным сюрпризом 8 ч.
Российская гиперконвергентная платформа vStack HCP получила крупное обновление 11 ч.
Продажи Rematch от создателей Sifu превысили миллион копий — раскрыта статистика игроков 11 ч.
Для Warhammer 40,000: Rogue Trader вышло сюжетное дополнение Lex Imperialis и большой патч 1.4, а в работе ещё более крупное обновление 12 ч.
Anthropic выиграла суд у издателей: обучать ИИ на купленных книгах законно, на пиратских — нет 12 ч.
Xbox скоро настигнет новая волна массовых увольнений — Microsoft проводит реорганизацию 13 ч.
Путин подписал закон о создании национального мессенджера 14 ч.
Новый геймплейный трейлер раскрыл дату выхода перезапуска Painkiller — в российском Steam открыт предзаказ 14 ч.
Заявка на успех: более миллиона человек уже добавили Resident Evil Requiem в список желаемого 17 ч.
Оборот российского рынка микроэлектроники может к 2030 году превысить триллион рублей 3 ч.
Суд приговорил криптоблогера Битмаму к семи годам колонии за мошенничество 3 ч.
Apple приняла официальное участие в китайской программе субсидирования продаж потребительской электроники 4 ч.
Fujitsu считает важным появление в Японии контрактного производителя передовых чипов Rapidus 4 ч.
Intel запустила обещанную волну увольнений — первыми под сокращение попали инженеры в Калифорнии 7 ч.
Gigabyte представила три версии GeForce RTX 5050, включая низкопрофильную — все с разгоном 7 ч.
Стараниями Китая мировые поставки носимых устройств подскочили на 10,5 % в первом квартале 7 ч.
Новая статья: Разрубить EUV-узел 8 ч.
MSI представила компактную GeForce RTX 5050 Shadow 2X OC с разгоном 8 ч.
Бизнес США единодушно предупредил Трампа: пошлины на чипы в 25 % обернутся хаосом 9 ч.