Nu te lăsa descurajat de titlu. Gaura neagră, creată accidental de angajații Laboratorului Național Accelerator Slac, s-a dovedit a avea doar dimensiunea unui atom, așa că nimic nu ne amenință. Iar numele „Gaura Neagră” descrie doar de la distanță fenomenul observat de cercetători. V-am spus în repetate rânduri despre cel mai puternic laser cu raze X din lume, numit Linac Coherent Light Source.
. Acest dispozitiv a fost dezvoltat astfel încât cercetătorii să poată vedea cu propriii ochi toate frumusețile de la nivel microscopic. Dar, ca urmare a unui accident, laserul a creat o gaură neagră moleculară în miniatură.
În ianuarie 2012, Lcls a fost folosit pentru a recrea un fel de stea minusculă în laborator. Laserul a creat materie densă încălzită la o temperatură de 2.000.000 de grade Celsius. De ceva timp, oamenii de știință s-au apropiat de a înțelege ce se întâmplă exact în interiorul soarelui. Dar cercetătorii nu aveau planuri de a crea o gaură neagră, chiar și una moleculară. Acest eveniment a fost rezultatul purului hazard în timpul unuia dintre numeroasele experimente.
Lcls iradiază obiecte cu fulgere de raze X incredibil de strălucitoare care durează doar câteva femtosecunde. Într-un alt experiment, oamenii de știință au folosit oglinzi pentru a focaliza un fascicul laser într-un loc cu un diametru de doar 100 de nanometri, care este de aproximativ 100 de ori mai mic decât de obicei. Scopul experimentului a fost de a studia reacția atomilor grei la impactul radiațiilor X dure. De aceea a fost important să focalizezi cât mai mult posibil raza laser. Puterea rezultată poate fi comparată cu toată lumina soarelui care cade pe pământ dacă este focalizată într-un loc de mărimea unei unghii umane.
Oamenii de știință au direcționat toată această energie către atomii de xenon, care conțin fiecare 54 de electroni, precum și către atomii de iod, care au 53 de electroni. Cercetătorii au presupus că acei electroni situati cel mai aproape de centrul atomilor vor fi îndepărtați, ceea ce, în esență, ar crea ceva de genul „Atomi goale” pentru o perioadă, până când electronii de pe orbitele exterioare au început să umple golurile. În cazul xenonului, exact asta s-a întâmplat. Dar iodul s-a comportat complet diferit. Atomii săi, care fac parte din două molecule, după ce au pierdut electroni, s-au transformat într-un fel de gaură neagră, atrăgând electroni din atomii de carbon și hidrogen vecini. Laserul a eliminat electronii străini atrași în atom până când a distrus complet întreaga moleculă.
S-a presupus că atomul de iod va pierde doar 47 de electroni, dar ținând cont de electronii atrași de la atomii vecini, oamenii de știință au numărat 54. Și vorbim despre o moleculă mai mică. În ceea ce privește molecula mare, cercetătorii încă analizează rezultatele experimentului. Acest lucru nu este atât de ușor de făcut, dar oamenii de știință plănuiesc să-și continue cercetările în această direcție. Rezultatele experimentului neobișnuit au fost publicate în revista Nature.
Nu te lăsa descurajat de titlu. Gaura neagră, creată accidental de angajații Laboratorului Național Accelerator SLAC, s-a dovedit a fi doar de dimensiunea unui singur atom, astfel încât nimic nu ne amenință. Da, iar titlul „gaura neagră” descrie doar de la distanță fenomenul contemplat de cercetători. V-am spus în repetate rânduri despre cel mai puternic laser cu raze X din lume, care poartă titlul Linac Coherent Light Source. Acest design a fost dezvoltat astfel încât cercetătorii să poată vedea cu propriii ochi toate frumusețile nivelului microscopic. Cu toate acestea, în urma unui accident, laserul a creat o gaură neagră moleculară în miniatură.
În ianuarie 2012, LCLS a fost folosit pentru a recrea o stea mică în laborator. Laserul a creat materie densă încălzită la o temperatură de 2.000.000 de grade Celsius. De ceva timp, oamenii de știință s-au apropiat de a înțelege ce se întâmplă de fapt în interiorul Soarelui. Cu toate acestea, cercetătorii nu aveau planuri de a crea o gaură neagră, chiar și una moleculară. Acest eveniment a fost rezultatul unui accident impecabil în timpul unuia dintre multele experimente.
LCLS iradiază obiecte cu fulgere de raze X incredibil de strălucitoare care durează doar câteva femtosecunde. În următorul experiment, oamenii de știință au folosit oglinzi pentru a focaliza un fascicul laser într-un loc cu un diametru de numai 100 de nanometri, care este cu aproximativ 100 de nanometri mai mic decât de obicei. Scopul experimentului a fost de a studia reacția atomilor grei la impactul radiațiilor X dure. De aceea a fost important să focalizezi cât mai mult posibil raza laser. Puterea rezultată poate fi comparată cu toată lumina solară care lovește pământul dacă este focalizată într-un loc de mărimea unei unghii umane.
Oamenii de știință au aplicat toată această energie atomilor de xenon, care conțin fiecare 54 de electroni, precum și atomilor de iod, care conțin 53 de electroni. Cercetătorii au presupus că acei electroni care sunt localizați mai aproape de centrul atomilor vor fi îndepărtați, ceea ce, de fapt, ar crea ceva de genul „atomi goliți” pentru ceva timp, până când electronii de pe orbitele exterioare au început să umple golurile. În cazul xenonului, exact asta s-a întâmplat. Dar iodul s-a comportat complet diferit. Atomii săi, reprezentați ca părți a două molecule, după pierderea electronilor s-au transformat într-un fel de gaură neagră, atrăgând electroni din atomii de carbon și hidrogen vecini în sine. Laserul a eliminat electronii străini atrași în atom până când a rupt complet întreaga moleculă.
S-a presupus că atomul de iod va pierde un total de 47 de electroni, dar ținând cont de electronii atrași de la atomii vecini, oamenii de știință au numărat 54. Și vorbim despre o moleculă mai mică. În ceea ce privește molecula mare, cercetătorii încă analizează rezultatele experimentului. Acest lucru nu este atât de ușor de făcut, dar oamenii de știință plănuiesc să-și continue cercetările în fluxul actual. Rezultatele experimentului neobișnuit au fost publicate în revista Nature.
O echipă internațională de oameni de știință a descoperit că atunci când moleculele organice sunt iradiate cu raze X intense, apare un analog microscopic al unei găuri negre. Această descoperire va ajuta la elucidarea mai precisă a structurii moleculelor complexe și a materialelor biologice. vorbește despre un nou studiu publicat în revista Nature.
Laserele cu electroni liberi cu raze X (XFEL) sunt un tip de laser care generează radiații cu raze X potrivite pentru studierea structurii moleculelor biologice. Fluidul de lucru al XFEL este un fascicul de electroni care se deplasează de-a lungul unei traiectorii sinusoidale printr-un ondulator (sau wiggler) - un dispozitiv care este o serie de magneți. În acest caz, electronii emit fotoni, care formează un con îngust de radiație de raze X.
Razele X sunt unde electromagnetice cu o lungime de undă destul de scurtă, ceea ce le permite să fie folosite pentru a studia obiecte foarte mici (cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atât se pot vedea detalii mai fine cu ea). Cu toate acestea, există o problemă semnificativă: radiația cu unde scurte are energie mare. Drept urmare, în loc să învățăm structura unei molecule biologice, o ardem. Laserele femtosecunde - laserele cu impulsuri ultrascurte - ajută la depășirea acestei dificultăți.
Femtosecundă - o cvadrilionime dintr-o secundă (10 -15 sec.) Impulsurile de raze X generate de acest tip de XFEL durează aproximativ 5-50 de femtosecunde. Cu impulsuri atât de scurte, dar super-puternice (până la 10-20 de wați pe centimetru pătrat), eșantionul nu are timp să fie distrus înainte ca oamenii de știință să-și primească imaginea. Cu toate acestea, există și limitări aici. Astfel de impulsuri intense sunt potrivite pentru studierea materialelor complexe și a sistemelor biologice, dar nu și pentru cercetarea moleculară fundamentală, pentru care se folosesc raze X mai slabe.
Faptul este că atunci când atomii sunt iradiați cu raze X intense, ei ating un grad ridicat de ionizare datorită absorbției multifotonice. În moleculele formate din diferiți atomi, acest lucru se întâmplă celui mai greu atom (care are un număr atomic mai mare), cu condiția ca probabilitatea acestuia de a absorbi un foton să fie mult mai mare decât pentru nucleele învecinate. După aceasta, sarcina rezultată este distribuită în întreaga moleculă. O astfel de ionizare poate duce la deteriorarea locală a probei și, în consecință, la distorsiunea imaginii.
Oamenii de știință au învățat să prezică distorsiunile atunci când folosesc impulsuri de raze X moi sau nu foarte intense. În acest scop, au fost dezvoltate modele bazate pe un atom izolat ionizat în aceleași condiții. Cu toate acestea, a rămas necunoscut dacă a fost posibil să se simuleze aceleași procese în molecule poliatomice sub radiații mai dure și mai intense.
Pentru a răspunde la această întrebare, o echipă științifică internațională a folosit laserul cu electroni liberi LCLS (Linac Coherent Light Source) la Laboratorul Național de Accelerator SLAC din Statele Unite. Atomi de xenon izolați, molecule de iodmetan gazos (CH 3 I) și iodobenzen (C 6 H 5 I) au fost expuși la radiații de raze X la o energie fotonică de 8,3 kiloelectron volți (keV) și o intensitate de 10 19 wați pe centimetru pătrat. . Durata fiecărui impuls a fost mai mică de 30 de femtosecunde. Au fost măsurate randamentul și energia cinetică a ionilor formați.
S-a constatat că nivelurile maxime de ionizare ale atomilor de xenon și ale ionilor de iod CH3I au fost comparabile între ele (48+ și, respectiv, 47+). Acest lucru nu a fost observat în experimentele cu radiații de raze X moi și o energie fotonică de 5,5 keV, unde nivelul de ionizare al atomilor individuali a fost mai mare decât cel al atomilor cu un număr atomic similar în moleculă. Cea mai mare sarcină obținută pe o întreagă moleculă de iodmetan a ajuns la 54+ (aceasta înseamnă că razele X au scos 54 de electroni din ea), ceea ce a depășit sarcina pozitivă maximă a xenonului.
Fizicienii au folosit un model teoretic pentru a explica acest rezultat. Hidrogenul și carbonul conținute în CH 3 I absorb fotonii ușor datorită secțiunii lor transversale efective mici. Această valoare determină probabilitatea interacțiunii dintre un atom și o particulă și depinde de dimensiunea atomului.
Un atom de iod mai mare are o secțiune transversală eficientă mai mare. Aproape toți fotonii absorbiți de moleculă cad pe ea, iar acest lucru duce la ionizarea acesteia - pierderea a 47 de electroni (carbonul ionizează și el, dar numai cu patru electroni). Efectul Auger apare atunci când un atom devine instabil și este forțat să umple locurile libere rezultate cu electroni localizați în alte învelișuri de electroni (exterioare). Ca rezultat, se eliberează energie care poate fi transferată altor electroni, forțându-i să părăsească atomul. Astfel, procesul capătă un caracter de cascadă. Ca urmare, se formează o sarcină pozitivă ridicată, localizată în atomul de iod.
Mecanismul propus de cercetători, pe care l-au numit CREXIM (charge-rearrangement-enhanced X-ray ionization of molecules), face posibilă prezicerea datelor experimentale. Acest lucru este important deoarece găurile negre fac ca sarcina pozitivă să rupă molecula printr-o forță de respingere, care distorsionează imaginea rezultată. În această lucrare, iodometanul servește ca o moleculă „model” din care poate fi judecat comportamentul altor molecule mai complexe.
Nu te lăsa descurajat de titlu. Gaura neagră, creată accidental de angajații Laboratorului Național Accelerator SLAC, s-a dovedit a avea doar dimensiunea unui atom, așa că nimic nu ne amenință. Iar numele „gaura neagră” descrie doar de la distanță fenomenul observat de cercetători. V-am spus în repetate rânduri despre cel mai puternic laser cu raze X din lume, numit Linac Coherent Light Source. Acest dispozitiv a fost dezvoltat astfel încât cercetătorii să poată vedea cu propriii ochi toate frumusețile de la nivel microscopic. Dar, ca urmare a unui accident, laserul a creat o gaură neagră moleculară în miniatură.
În ianuarie 2012, LCLS a fost folosit pentru a recrea o stea mică în laborator. Laserul a creat materie densă încălzită la o temperatură de 2.000.000 de grade Celsius. De ceva timp, oamenii de știință s-au apropiat de a înțelege ce se întâmplă exact în interiorul Soarelui. Dar cercetătorii nu aveau planuri de a crea o gaură neagră, chiar și una moleculară. Acest eveniment a fost rezultatul purului hazard în timpul unuia dintre numeroasele experimente.
LCLS iradiază obiecte cu fulgere de raze X incredibil de strălucitoare care durează doar câteva femtosecunde. Într-un alt experiment, oamenii de știință au folosit oglinzi pentru a focaliza un fascicul laser într-un loc cu un diametru de doar 100 de nanometri, care este de aproximativ 100 de ori mai mic decât de obicei. Scopul experimentului a fost de a studia reacția atomilor grei la impactul radiațiilor X dure. De aceea a fost important să focalizezi cât mai mult posibil raza laser. Puterea rezultată poate fi comparată cu toată lumina soarelui care cade pe pământ dacă este focalizată într-un loc de mărimea unei unghii umane.
Oamenii de știință au direcționat toată această energie către atomii de xenon, care conțin fiecare 54 de electroni, precum și către atomii de iod, care au 53 de electroni. Cercetătorii au presupus că acei electroni care sunt localizați cel mai aproape de centrul atomilor vor fi îndepărtați, ceea ce, în esență, ar crea ceva de genul „atomi goali” pentru un timp, până când electronii de pe orbitele exterioare au început să umple golurile. În cazul xenonului, exact asta s-a întâmplat. Dar iodul s-a comportat complet diferit. Atomii săi, care fac parte din două molecule, după ce au pierdut electroni, s-au transformat într-un fel de gaură neagră, atrăgând electroni din atomii de carbon și hidrogen vecini. Laserul a eliminat electronii străini atrași în atom până când a distrus complet întreaga moleculă.
S-a presupus că atomul de iod va pierde doar 47 de electroni, dar ținând cont de electronii atrași de la atomii vecini, oamenii de știință au numărat 54. Și vorbim despre o moleculă mai mică. În ceea ce privește molecula mare, cercetătorii încă analizează rezultatele experimentului. Acest lucru nu este atât de ușor de făcut, dar oamenii de știință plănuiesc să-și continue cercetările în această direcție. Rezultatele experimentului neobișnuit au fost publicate în revista Nature.
Oamenii de știință au creat accidental o gaură neagră moleculară
Nu te lăsa descurajat de titlu. Gaura neagră, creată accidental de angajații Laboratorului Național Accelerator SLAC, s-a dovedit a avea doar dimensiunea unui atom, așa că nimic nu ne amenință. Iar numele „gaura neagră” descrie doar de la distanță fenomenul observat de cercetători. V-am spus în repetate rânduri despre cel mai puternic laser cu raze X din lume, numit Linac Coherent Light Source. Acest dispozitiv a fost dezvoltat astfel încât cercetătorii să poată vedea cu propriii ochi toate frumusețile de la nivel microscopic. Dar, ca urmare a unui accident, laserul a creat o gaură neagră moleculară în miniatură.
În ianuarie 2012, LCLS a fost folosit pentru a recrea o stea mică în laborator. Laserul a creat materie densă încălzită la o temperatură de 2.000.000 de grade Celsius. De ceva timp, oamenii de știință s-au apropiat de a înțelege ce se întâmplă exact în interiorul Soarelui. Dar cercetătorii nu aveau planuri de a crea o gaură neagră, chiar și una moleculară. Acest eveniment a fost rezultatul purului hazard în timpul unuia dintre numeroasele experimente.
LCLS iradiază obiecte cu fulgere de raze X incredibil de strălucitoare care durează doar câteva femtosecunde. Într-un alt experiment, oamenii de știință au folosit oglinzi pentru a focaliza un fascicul laser într-un loc cu un diametru de doar 100 de nanometri, care este de aproximativ 100 de ori mai mic decât de obicei. Scopul experimentului a fost de a studia reacția atomilor grei la impactul radiațiilor X dure. De aceea a fost important să focalizezi cât mai mult posibil raza laser. Puterea rezultată poate fi comparată cu toată lumina soarelui care cade pe pământ dacă este focalizată într-un loc de mărimea unei unghii umane.
Oamenii de știință au direcționat toată această energie către atomii de xenon, care conțin fiecare 54 de electroni, precum și către atomii de iod, care au 53 de electroni. Cercetătorii au presupus că acei electroni care sunt localizați cel mai aproape de centrul atomilor vor fi îndepărtați, ceea ce, în esență, ar crea ceva de genul „atomi goali” pentru un timp, până când electronii de pe orbitele exterioare au început să umple golurile. În cazul xenonului, exact asta s-a întâmplat. Dar iodul s-a comportat complet diferit. Atomii săi, care fac parte din două molecule, după ce au pierdut electroni, s-au transformat într-un fel de gaură neagră, atrăgând electroni din atomii de carbon și hidrogen vecini. Laserul a eliminat electronii străini atrași în atom până când a distrus complet întreaga moleculă.
S-a presupus că atomul de iod va pierde doar 47 de electroni, dar ținând cont de electronii atrași de la atomii vecini, oamenii de știință au numărat 54. Și vorbim despre o moleculă mai mică. În ceea ce privește molecula mare, cercetătorii încă analizează rezultatele experimentului. Acest lucru nu este atât de ușor de făcut, dar oamenii de știință plănuiesc să-și continue cercetările în această direcție. Rezultatele experimentului neobișnuit au fost publicate în revista Nature.
Acest articol a fost adăugat automat din comunitate
