Не се плашете от заглавието. Черната дупка, създадена случайно от служители на Националната ускорителна лаборатория Slac, се оказа, че е с размери само един атом, така че нищо не ни заплашва. А името "Черна дупка" само бегло описва наблюдавания от изследователите феномен. Многократно сме ви разказвали за най-мощния рентгенов лазер в света, наречен Linac Coherent Light Source.
... Това устройство е проектирано така, че изследователите да могат да видят със собствените си очи всички красоти на микроскопичното ниво. Но в резултат на случайност лазерът създаде миниатюрна молекулярна черна дупка.
През януари 2012 г. Lcls беше използван за пресъздаване на вид малка звезда в лабораторията. Лазерът създава плътна материя, нагрята до температура от 2 000 000 градуса по Целзий. От известно време учените се приближиха до разбирането какво точно се случва вътре в слънцето. Но изследователите не са имали планове да създават черна дупка, дори молекулярна. Това събитие е резултат от чиста случайност по време на един от многото експерименти.
Lcls облъчва обекти с невероятно ярки рентгенови светкавици с продължителност само няколко фемтосекунди. В друг експеримент учените са използвали огледала, за да фокусират лазерен лъч в петно с диаметър само 100 нанометра, което е около 100 пъти по-малко от обикновено. Целта на експеримента е да се изследва реакцията на тежките атоми на въздействието на твърдото рентгеново лъчение. Ето защо беше важно лазерният лъч да се фокусира максимално. Получената мощност може да се сравни с цялата слънчева светлина, удряща земята, като я фокусира в петно с размерите на човешки нокът.
Учените насочиха цялата тази енергия към атомите на ксенон, всеки от които съдържа 54 електрона, както и към йодните атоми, които имат 53 електрона. Изследователите предположиха, че онези електрони, които са най-близо до центъра на атомите, ще бъдат премахнати, което всъщност ще позволи за известно време да се създаде един вид „кухи атоми“, докато електроните от външните орбити започнат да запълват пропуски. В случая с ксенона се случи точно това. Но йодът се държеше съвсем различно. Неговите атоми, които са част от две молекули, след загубата на електрони се превърнаха в вид черна дупка, привличаща електрони от съседни въглеродни и водородни атоми. Лазерът избива чужди електрони, привлечени в атома, докато напълно унищожи цялата молекула.
Предполагаше се, че йодният атом ще загуби само 47 електрона, но като се вземат предвид привлечените електрони от съседни атоми, учените са преброили 54 броя. И говорим за по-малка молекула. Що се отнася до голямата молекула, изследователите все още анализират резултатите от експеримента. Не е толкова лесно да се направи това, но учените планират да продължат изследванията си в тази посока. Резултатите от необичайния експеримент бяха публикувани в списание Nature.
Не се плашете от заглавието. Черната дупка, създадена случайно от служителите на Националната ускорителна лаборатория SLAC, се оказа с размерите само на един атом, така че нищо не ни заплашва. Да, и заглавието "черна дупка" само бегло описва явлението, разглеждано от изследователите. Многократно сме ви разказвали за най-мощния рентгенов лазер в света, носещ заглавието Linac Coherent Light Source. Този дизайн е разработен така, че изследователите да могат да видят всички красоти на микроскопично ниво със своите буркали. Въпреки това, в резултат на инцидент, лазерът създаде миниатюрна молекулярна черна дупка.
През януари 2012 г. LCLS беше използван за пресъздаване на вид малка звезда в лабораторията. Лазерът създава плътна материя, нагрята до температура от 2 000 000 градуса по Целзий. Учените за известно време се доближиха до разбирането какво всъщност се случва вътре в Слънцето. Изследователите обаче не са имали планове да създават черна дупка, дори молекулярна. Това събитие е резултат от безупречно съвпадение в един от многото експерименти.
LCLS облъчва обекти с невъобразимо ярки рентгенови проблясъци с продължителност само няколко фемтосекунди. По време на следващия експеримент учените използваха огледала, за да фокусират лазерен лъч в петно с общ диаметър 100 нанометра, което е с около 100 нанометра по-малко от обикновено. Целта на експеримента е да се открие реакцията на тежките атоми на въздействието на твърдото рентгеново лъчение. Ето защо беше достойно да фокусираме лазерния лъч колкото е възможно повече. Получената мощност може да се сравни с цялата слънчева светлина, удряща земята, като я фокусира в петно с размерите на човешки нокът.
Всичко това учените по енергетиката са посетили върху атомите на ксенон, които включват по 54 електрона всеки, както и върху йодните атоми, които имат по 53 електрона всеки. Изследователите предположиха, че тези електрони, които са по-интимни от общото до центъра на атомите, ще бъдат отстранени, което всъщност ще позволи за известно време да се създадат един вид "кухи атоми", докато електроните от външните орбити започнат за запълване на интервалите. В случая с ксенона това всъщност се случи. Но йодът се държеше съвсем различно. Неговите атоми, представляващи част от две молекули, след загубата на електрони се превърнаха в вид черна дупка, привличаща електрони от съседни въглеродни и водородни атоми. Лазерът избива чужди електрони, привлечени в атома, докато напълно унищожи цялата молекула.
Предполагаше се, че йодният атом ще загуби общо 47 електрона, но като се вземат предвид привлечените електрони от съседни атоми, учените са преброили 54 броя. И тук става дума за по-малка молекула. Що се отнася до това, което докосва голяма молекула, изследователите все още анализират резултатите от експеримента. Не е толкова лесно да се направи това, но учените планират да продължат изследванията си в настоящия ток. Резултатите от необичаен експеримент бяха публикувани в списание Nature.
Международен екип от учени установи, че при облъчване на органични молекули с интензивни рентгенови лъчи се появява микроскопичен аналог на черна дупка. Това откритие ще помогне да се разбере по-точно структурата на сложни молекули и биологични материали. говори за ново проучване, публикувано в списание Nature.
Рентгеновите лазери със свободни електрони (XFEL) са лазери, които генерират рентгенови лъчи, подходящи за изследване на структурата на биологичните молекули. Като работна среда на RFEL се използва лъч от електрони, движещи се по синусоидална траектория през ондулатор (или виглер), устройство, което представлява серия от магнити. В този случай електроните излъчват фотони, които образуват тесен конус от рентгеново лъчение.
Рентгеновите лъчи са електромагнитни вълни с доста къса дължина на вълната, което ги прави полезни за изследване на много малки обекти (колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-фини детайли могат да се видят с нея). Съществува обаче значителен проблем: късовълновото излъчване е с високо съдържание на енергия. В резултат на това, вместо да знаем структурата на биологичната молекула, ние я изгаряме. Фемтосекундните лазери - ултракъсите импулсни лазери - помагат да се заобиколи тази трудност.
Една фемтосекунда е една квадрилионна част от секундата (10 -15 сек.) Рентгеновите импулси, генерирани от този тип RFEL, продължават приблизително 5-50 фемтосекунди. С толкова кратки, но супермощни (до 10 20 вата на квадратен сантиметър) импулси, пробата няма време да се срине, преди учените да я получат. Тук обаче също има ограничения. Тези интензивни импулси са подходящи за изследване на сложни материали и биологични системи, но не и за основни молекулярни изследвания, за които се използват по-слаби рентгенови лъчи.
Факт е, че когато атомите се облъчват с интензивни рентгенови лъчи, те постигат висока степен на йонизация поради многофотонна абсорбция. В молекули, състоящи се от различни атоми, това се случва с най-тежкия атом (който има по-висок порядков номер), при условие че за него вероятността за поглъщане на фотон е много по-висока, отколкото за съседните ядра. След това полученият заряд се разпределя в цялата молекула. Такава йонизация може да доведе до локално увреждане на пробата и, като следствие, до изкривяване на картината.
Учените са се научили да предвиждат изкривяване с помощта на меки или не много интензивни рентгенови импулси. За това са разработени модели на базата на изолиран атом, йонизиран при същите условия. Въпреки това, остава неизвестно дали е възможно да се симулират същите процеси в многоатомни молекули с по-твърда и по-интензивна радиация.
За да отговори на този въпрос, международен изследователски екип използва свободния електронен лазер Linac Coherent Light Source (LCLS) в Националната ускорителна лаборатория SLAC в Съединените щати. Изолирани атоми на ксенон, молекули на газообразен йодометан (CH 3 I) и йодобензен (C 6 H 5 I) бяха изложени на рентгенови лъчи при енергия на фотоните от 8,3 keV и интензитет от 10 19 вата на квадратен сантиметър. Продължителността на всеки импулс е по-малка от 30 фемтосекунди. Измерени са добивът и кинетичната енергия на образуваните йони.
Установено е, че максималните нива на йонизация на ксеноновите атоми и йодните йони CH 3 I са сравними едно с друго (съответно 48+ и 47+). Това не се наблюдава при експерименти с меки рентгенови лъчи и фотонна енергия от 5,5 keV, където нивото на йонизация на отделните атоми е по-високо от това на атомите с близък сериен номер в молекулата. Най-големият заряд, получен за цялата йодометанова молекула, достига 54+ (това означава, че рентгеновите лъчи са избили 54 електрона от нея), което надвишава максималния положителен заряд на ксенона.
Физиците използваха теоретичен модел, за да обяснят този резултат. Водородът и въглеродът, съдържащи се в CH 3 I, абсорбират фотоните незначително поради малкото им ефективно напречно сечение. Това количество определя вероятността за взаимодействие на атом с частица и зависи от размера на атома.
По-големият йоден атом има по-голямо ефективно напречно сечение. Върху нея падат почти всички погълнати от молекулата фотони и това води до нейното йонизиране – загуба на 47 електрона (въглеродът също се йонизира, но само от четири електрона). Ефектът на Оже възниква, когато атомът стане нестабилен и е принуден да запълни възникналите вакантни места с електрони, разположени върху други (външни) електронни обвивки. В резултат на това се освобождава енергия, която може да бъде прехвърлена на други електрони, принуждавайки ги да напуснат атома. Така процесът придобива каскаден характер. В резултат на това се образува висок положителен заряд, локализиран в йодния атом.
Механизмът, предложен от изследователите, който те нарекоха CREXIM (charge-rearrangement-enhanced X-ray ionization of molecules), дава възможност да се предскажат експериментални данни. Това е важно, тъй като "черните дупки" причиняват положителен заряд, който разбива молекулата чрез отблъскваща сила и това изкривява полученото изображение. Йодометанът в тази работа служи като "моделна" молекула, по която може да се прецени поведението на други, по-сложни молекули.
Не се плашете от заглавието. Черната дупка, случайно създадена от служителите на Националната ускорителна лаборатория на SLAC, се оказа, че е с размер само един атом, така че нищо не ни заплашва. А името "черна дупка" само бегло описва наблюдавания от изследователите феномен. Многократно сме ви разказвали за най-мощния рентгенов лазер в света, наречен Linac Coherent Light Source. Това устройство е проектирано така, че изследователите да могат да видят със собствените си очи всички красоти на микроскопичното ниво. Но случайно лазерът създаде миниатюрна молекулярна черна дупка.
През януари 2012 г. LCLS беше използван за пресъздаване на вид малка звезда в лабораторията. Лазерът създава плътна материя, нагрята до температура от 2 000 000 градуса по Целзий. За известно време учените се доближиха до разбирането какво точно се случва вътре в слънцето. Но изследователите не са имали планове да създават черна дупка, дори молекулярна. Това събитие е резултат от чиста случайност по време на един от многото експерименти.
LCLS осветява обекти с невероятно ярки рентгенови светкавици с продължителност само няколко фемтосекунди. В друг експеримент учените са използвали огледала, за да фокусират лазерен лъч в петно с диаметър само 100 нанометра, което е около 100 пъти по-малко от обикновено. Целта на експеримента е да се изследва реакцията на тежките атоми на въздействието на твърдото рентгеново лъчение. Ето защо беше важно лазерният лъч да се фокусира максимално. Получената мощност може да се сравни с цялата слънчева светлина, удряща земята, като я фокусира в петно с размерите на човешки нокът.
Учените насочиха цялата тази енергия към атомите на ксенон, всеки от които съдържа 54 електрона, както и към йодните атоми, които имат 53 електрона. Изследователите предположиха, че онези електрони, които са най-близо до центъра на атомите, ще бъдат отстранени, което всъщност ще позволи за известно време да се създадат един вид „кухи атоми“, докато електроните от външните орбити започнат да запълват пропуски. В случая с ксенона се случи точно това. Но йодът се държеше съвсем различно. Неговите атоми, които са част от две молекули, след загубата на електрони се превърнаха в вид черна дупка, привличаща електрони от съседни въглеродни и водородни атоми. Лазерът избива чужди електрони, привлечени в атома, докато напълно унищожи цялата молекула.
Предполагаше се, че йодният атом ще загуби само 47 електрона, но като се вземат предвид привлечените електрони от съседни атоми, учените са преброили 54 броя. И тук става дума за по-малка молекула. Що се отнася до голямата молекула, изследователите все още анализират резултатите от експеримента. Не е толкова лесно да се направи това, но учените планират да продължат изследванията си в тази посока. Резултатите от необичайния експеримент бяха публикувани в списание Nature.
Учените случайно създават молекулярна черна дупка
Не се плашете от заглавието. Черната дупка, случайно създадена от служителите на Националната ускорителна лаборатория на SLAC, се оказа, че е с размер само един атом, така че нищо не ни заплашва. А името "черна дупка" само бегло описва наблюдавания от изследователите феномен. Многократно сме ви разказвали за най-мощния рентгенов лазер в света, наречен Linac Coherent Light Source. Това устройство е проектирано така, че изследователите да могат да видят със собствените си очи всички красоти на микроскопичното ниво. Но случайно лазерът създаде миниатюрна молекулярна черна дупка.
През януари 2012 г. LCLS беше използван за пресъздаване на вид малка звезда в лабораторията. Лазерът създава плътна материя, нагрята до температура от 2 000 000 градуса по Целзий. За известно време учените се доближиха до разбирането какво точно се случва вътре в слънцето. Но изследователите не са имали планове да създават черна дупка, дори молекулярна. Това събитие е резултат от чиста случайност по време на един от многото експерименти.
LCLS осветява обекти с невероятно ярки рентгенови светкавици с продължителност само няколко фемтосекунди. В друг експеримент учените са използвали огледала, за да фокусират лазерен лъч в петно с диаметър само 100 нанометра, което е около 100 пъти по-малко от обикновено. Целта на експеримента е да се изследва реакцията на тежките атоми на въздействието на твърдото рентгеново лъчение. Ето защо беше важно лазерният лъч да се фокусира максимално. Получената мощност може да се сравни с цялата слънчева светлина, удряща земята, като я фокусира в петно с размерите на човешки нокът.
Учените насочиха цялата тази енергия към атомите на ксенон, всеки от които съдържа 54 електрона, както и към йодните атоми, които имат 53 електрона. Изследователите предположиха, че онези електрони, които са най-близо до центъра на атомите, ще бъдат отстранени, което всъщност ще позволи за известно време да се създадат един вид „кухи атоми“, докато електроните от външните орбити започнат да запълват пропуски. В случая с ксенона се случи точно това. Но йодът се държеше съвсем различно. Неговите атоми, които са част от две молекули, след загубата на електрони се превърнаха в вид черна дупка, привличаща електрони от съседни въглеродни и водородни атоми. Лазерът избива чужди електрони, привлечени в атома, докато напълно унищожи цялата молекула.
Предполагаше се, че йодният атом ще загуби само 47 електрона, но като се вземат предвид привлечените електрони от съседни атоми, учените са преброили 54 броя. И тук става дума за по-малка молекула. Що се отнася до голямата молекула, изследователите все още анализират резултатите от експеримента. Не е толкова лесно да се направи това, но учените планират да продължат изследванията си в тази посока. Резултатите от необичайния експеримент бяха публикувани в списание Nature.
Тази статия беше добавена автоматично от общността
