太陽の100倍強力なX線レーザーは、これまでにない現象を実現します:分子ブラックホール

画像:スタンフォード大学

原子からすべての電子を引き裂くことができたらどうなるでしょうか。米国エネルギー省の物理学者のチームが、世界で最も強力なX線レーザーでヨウ素原子を攻撃しました。その結果、これまでに見たことのないもの、つまり分子のブラックホールが生まれます。

私たちが知っているすべての問題の原子は、それらの原子量を決定する特定の数のプロトンと電子を関連付けています。イオン化は、ある種のイオン化エネルギーを適用することにより、原子が電子の移動に由来する電荷を経験するプロセスです。SLAC National Accelerator Laboratoy(スタンフォード大学)の科学者が行ったことは、原子に関連する電子を完全に排除するほど残忍なイオン化エネルギー源を適用することです。

そのイオン化エネルギー源は、世界で最も強力なX線レーザーであるコヒーレントX線イメージング機器(CXI)に他なりません。研究者自身によると、そのX線パルスは非常に強いので、地球に到達する日光が指の爪以下の表面に集中する数百倍に相当します。

ヨウ素原子が強力なX線パルスで衝撃を受けた後、周囲のすべての電子をむさぼり食い始める様子を示すアーティストのイラスト。画像:スタンフォード大学。

この場合、実験は、直径がわずか100ナノメートル(人間の髪の毛の直径の数千分の1)の領域に集中するまで、ミラーを使用してそのビームをさらに集束させることで構成されていました。その表面に、彼らは最初に54個の電子を持つ単一のキセノン原子を配置し、次に炭素とヨウ素の分子を配置しました(ヨウ素には53個の電子があります)。

最初のテストで興味深い結果が得られました。ビームは原子の内殻から電子を取り除き、「中空」のままにしました。次に起こったことは、キセノン原子が外殻から電子を引き付け始めたことです。

2番目の実験で物事は本当に面白くなりました。X線パルスは、ヨウ素、炭素、水素の分子から54個の電子すべてを除去しました。30フェムト秒未満で、ヨウ素原子は、爆発するまで、ブラックホールと同様の方法で分子を構成する他の原子から電子をむさぼり食い始めました。

この現象はより大きな分子でも繰り返され、同じ結果が得られました。研究者たちは、プロセスが停止していないように見えたため、分子のブラックホールに電子を取り除くための原子がもっとあったらどうなるかわからない。今のところ、実験はすでに電磁放射によるイオン化の記録を破っています。

このテストは答えよりも多くの質問を提起しましたが、そのデータは、生物学的分子の研究と新薬の製造のための新しいイメージング技術の開発を可能にするため、医学にとって特に興味深いものです。また、極端な条件での粒子物理学の研究を進めるのに役立ち、レーザー自体を微調整して2番目の改良バージョンを作成できるようになります。この新しいデバイスは、[代わりに、現在120の毎秒百万までのレートでパルスを発生させますスタンフォード大学を経て科学アラート]

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