تحقق يك پيش‌بيني 45 ساله

کد خبر: ۵۱۲۹۵

تاریخ: ۱۰ بهمن ۱۳۹۰ - ۱۲:۰۱

با تحقق يك پيش‌بيني 45 ساله، دانشمندان آزمايشگاه ملي شتاب‌دهنده اسلاك وزارت انرژي آمريكا، موفق به ساخت كوتاهترين و خالص‌ترين تكانه‌هاي ليزري پرتو ايكس شده‌اند كه دنياي جديدي از اكتشافات علمي را در پي خواهد داشت.

به گزارش انتخاب به نقل از ایسنا، اين محققان كه پژوهش آنها در مجله نيچر منتشر شده است، به تمركز ليزر الكتروني منبع نور منسجم شتاب‌دهنده (LCLS) بر يك كپسول گاز نئون پرداخته و از توده‌اي از انتشارات پرتو ايكس براي ساخت اولين ليزر اتمي پرتو ايكس جهان استفاده كردند.

به گفته محققان، از اين گونه جديد ليزر مي‌توان براي انواع مختلف تجربيات علمي از جمله شناسايي جزئيات واكنشهاي شيميايي يا نظارت بر كار مولكولهاي زيستي استفاده كرد. هر چه تكانه‌هاي ليزري كوتاهتر باشند، تغييرات سريعتري قابل مشاهده بوده و با خالصتر شدن نور، جزئيات دقيق‌تر و واضح‌تري بدست خواهد آمد.

اين دستاورد به تحقق پيش‌بيني سال 1967 در مورد امكان توليد ليزرهاي پرتو ايكس در آينده به شيوه مشابه ليزرهاي نور مرئي با وادار كردن الكترونهاي درون اتم به سقوط از سطوح بالاي انرژي به پايين و آزادسازي يك رنگ از نور در اين فرايند پرداخته است. تا سال 2009 و پيش از آغاز به كار ليزر LCLS، منبع پرتو ايكس قوي براي ساخت چنين ليزري وجود نداشت.

براي ساخت ليزر اتمي، تكانه‌هاي پرتو ايكس LCLS كه هر كدام يك ميليارد بار درخشان‌تر از نمونه‌هاي در دسترس قبلي هستند، الكترونها را از پوسته داخلي بسياري از اتم‌هاي نئون موجود در كپسول بيرون كشيدند. هنگامي كه الكترونهاي ديگر به پر كردن حفره‌ها پرداختند، تقريبا يكي از هر 50 اتم با انتشار يك فوتون در طيف پرتو ايكس كه طول موج بسيار كوتاهي دارد، واكنش نشان داد. اين پرتوهاي ايكس سپس به تحريك اتمهاي نئون مجاور براي انتشار پرتو ايكس بيشتر پرداخته و با القاي يك اثر دومينو مانند، نور ليزر را تا 200 ميليون برابر تقويت كردند.

اگرچه LCLS و كپسول نئون در واقع هر دو ليزر هستند، نور توليد شده توسط آنها به شيوه‌هاي مختلف بوده و نور را با ويژگي‌هاي متفاوتي منتشر مي‌كنند.

LCLS الكترون‌هاي پر انرژي را از ميان ميدانهاي مغناطيسي متناوب براي رها كردن توليد پرتوهاي ايكس عبور داده، تكانه‌هاي پرتو ايكس آن درخشان‌تر بوده و از قدرت بيشتري برخوردارند.

تكانه‌هاي ليزر اتمي تنها يك هشتم طول LCLS بوده و رنگ آنها بسيار خالص‌تر است. اين ويژگي‌ها به روشن‌سازي و تشخيص جزئيات واكنشهاي فوق سريع كه تا پيش از اين مشاهده آنها غيرممكن بوده، كمك خواهد كرد.

محققان قصد دارند در آينده به توليد ليزرهاي اتمي پرتو ايكس كوتاه‌تر و پرانرژي‌تر با استفاده از اكسيژن، نيتروژن يا گاز سولفور بپردازند.