Сегодня 12 июля 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 🔥
Новая статья: Обзор рейтингового режима Warface: просто освоиться, сложно оторваться 12 мин.
Новый раунд финансирования может оценить капитализацию xAI в $200 млрд 7 ч.
NVIDIA, Cisco и Indosat помогут Индонезии встать на ИИ-рельсы 11 ч.
Oracle под давлением Трампа предоставила правительству США 75-% скидку на облако, на очереди — Google Cloud, Azure и AWS 12 ч.
Новый трейлер раскрыл дату выхода и цену ремастера Warhammer 40,000: Dawn of War — владельцы классической версии получат скидку 13 ч.
Genshin Impact и Honkai: Star Rail станут первыми играми, которые Роскачество проверит на «способы вытягивания денег» у пользователей 14 ч.
Миллионы Mercedes-Benz, Volkswagen и Škoda оказалось можно взломать по Bluetooth 15 ч.
Олдскульный хоррор Heartworm в духе Resident Evil и Silent Hill не заставит себя долго ждать — дата выхода и новый трейлер 16 ч.
В Windows 11 появился ИИ-агент, помогающий с настройками ОС 17 ч.
У разработчиков «Мира танков» появился новый управляющий — это компания, учреждённая несколько дней назад 17 ч.
В Китае создали самую эффективную солнечную ячейку из перовскита и кремния — её КПД на грани теоретического предела 2 ч.
Главный дизайнер Xiaomi пояснил, что внешность электромобилей должна оставлять эмоциональный след 5 ч.
Глава Nvidia стал седьмым самым богатым человеком в мире 5 ч.
Сенаторы рекомендовали главе Nvidia не встречаться в Китае с представителями компаний, которые США пытаются душить санкциями 5 ч.
GoPro выиграла первый этап суда против Insta360 за копирование технологий 6 ч.
Европа готовит альтернативу Starlink и вложит €1,5 млрд в спутниковый интернет 6 ч.
AST SpaceMobile всё же запустит гигантский спутник связи, несмотря на препоны SpaceX 10 ч.
Суд обязал МТС выплатить штраф в 3 млрд рублей за необоснованное повышение тарифов 15 ч.
Разработчик зрения для роботов RealSense отделился от Intel и привлёк $50 млн инвестиций 16 ч.
Смарт-часы станут производительнее и эффективнее — Qualcomm, наконец, разработает для них новый процессор 16 ч.