RTG laser LCLS umožnil fyzikům „katapultovat“téměř všechny elektrony jednoho atomu v molekule a dočasně jej transformovat do miniaturního analogu černé díry, která přitahuje elektrony k sobě silou svého kosmického protějšku, podle článku publikovaného v časopise Nature.
© RIA Novosti / Alina Polyanina // DESY / Science Communication Lab
"Síla, se kterou byly elektrony přitahovány k atomu jodu, byla v tomto případě mnohem větší než síla, která by byla generována například černou dírou s hmotností deseti sluncí." Gravitační pole jakékoli černé díry hvězdné hmoty v zásadě nemůže působit na elektron srovnatelným způsobem, i když je velmi blízko horizontu události, “říká Robin Santra z německého synchrotronového centra DESY.
Santra a jeho kolegové vytvořili podobnou miniaturní černou díru zaostřením celého paprsku rentgenového laseru LCLS, v současné době nejsilnější instalace svého druhu na světě, v bodě širokém pouze 100 nanometrů. Toto je přibližně stejné jako délka velké organické molekuly a několik stokrát menší, než je šířka paprsku obvykle používaná v experimentech s takovými zářiči.
Díky tomu dosáhla energie laserového paprsku deset miliard gigawattů na čtvereční centimetr, čímž se přiblížila k bodu, kdy se začnou projevovat ultrarelativistické účinky a světlo se spontánně mění v hmotu a antihmotu.
Kolize takového pulsu s jednotlivými atomy xenonu a jodu, jak ukazují první experimenty fyziků, vede ke skutečnosti, že ztratí prakticky všechny své elektrony a získají fantasticky vysoký oxidační stav - +48 nebo +47, což má za následek rekordně vysoký kladný náboj.
Vědci se rozhodli vyzkoušet, jak může tento náboj ovlivnit chování jiných molekul a atomů kombinací jodu s molekulami metanu a etanu, které jsou „průhledné“pro rentgenové záření a na takové paprsky nereagují.
Výsledky těchto experimentů se ukázaly být fantastické - ozařování takových molekul laserem za pouhých 30 nanosekund vedlo k tomu, že atomy jodu se na okamžik poté, co byly pronikly rentgenovým paprskem, změnily v jakýsi elektrický černý otvor.
Propagační video:
Tyto atomy, na rozdíl od očekávání vědců, ztratily mnohem více elektronů - ne 46 nebo 47, ale 53 nebo 54 částic. Proces se tam nezastavil a atomy jodu, podobně jako supermasivní černé díry, se začaly stahovat elektrony z jiných částí molekuly, rozptylovaly je a „vyplivovaly“je ve formě paprsků podobných vyhazováním jejich kosmických „bratranců“.
Výsledkem je, že se celá molekula jodmethanu prakticky okamžitě rozpadla a po spuštění laserového ohně žila jen biliontinu sekundy. Jak vědci věří, může se stát něco podobného, když živé organismy přijdou do styku s rentgenovými paprsky, a studium tohoto procesu nám pomůže pochopit, jak snížit nebo neutralizovat škodlivé záření.
„Jodomethan je relativně jednoduchá molekula, která nám pomáhá pochopit, co se stane s organickými molekulami, když jsou poškozeny zářením. Věříme, že tato reakce probíhá ještě násilněji v jodethanu a dalších složitých molekulách, kde jód může emitovat až 60 elektronů, ale zatím nevíme, jak může být popsán. Řešení tohoto problému je naším dalším cílem, “uzavírá Artem Rudenko z University of Kansas (USA), první autor článku.