ABD Enerji Bakanlığı SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı yeni ölçümler yaptı. LCLS serbest elektron lazeri en kısa yüksek enerjili X-ışınlarını üretti. Atımlar yaklaşık 9 kiloelektronvolt foton enerjisi taşıyor. Sinyaller 100 ile 400 attosaniye arasında sürüyor. Attosaniye saniyenin milyarda birinin milyarda birini doğrudan temsil ediyor. Uzmanlar bu sonuçları Nature Photonics dergisinde başarıyla yayımladı. Sert attosaniye X-ışınları evreni en küçük ve hızlı ölçekte inceliyor. Atımlar atomik sistemlerin derinliklerine çok yüksek hızda nüfuz ediyor. Sinyaller elektronik hareketleri zaman içinde tamamen donduruyor. Asıl zorluk atımları üretmekten ziyade sürelerini tam olarak kanıtlamayı gerektiriyordu. Bu yeni tanı aracı atımların attosaniye uzunluğunu kesin olarak kanıtlıyor.
Amplifiye Kendiliğinden Emisyon (ASE) ve Yeni Ölçüm Yöntemi
Tokyo Üniversitesindeki araştırmacılar amplifiye kendiliğinden emisyon (ASE) yöntemini doğrudan önerdi. ASE etkisi yoğun X-ışınları belirli elementi uyardığında ortaya çıkıyor. Element bu uyarım sonucunda ileri yönde floresan ışıması yapıyor. Işıma orijinal atımın enerjisini, şeklini ve süresini eksiksiz barındırıyor. Ekip LCLS ışınının bir kısmını özel bir dedektöre hemen yönlendirdi. Dedektör ışının enerjisini ve spektrum şeklini anında ölçtü. Sistem kalan ışını bakır folyo üzerinde 150 nanometrelik lekeye odakladı. Başka bir dedektör folyodan yayılan ASE floresan ışımasını başarıyla yakaladı. Araştırmacılar bu ölçümleri birleştirerek atım süresini hassasça hesapladı.
Yumuşak ve Sert X-Işınları Farklı Alanları İnceliyor
Araştırma ekibi 2019 yılında düşük enerjili yumuşak X-ışınları üretti. Bu ışınlar 5 kiloelektronvolt altında enerji taşıyor. Yumuşak X-ışınları elektron enerjisini kusursuz şekilde ölçüyor. Araştırmacılar kimyasal bağlardaki elektron hareketlerini doğrudan inceliyor. Bilim insanları atomların dış kabuklarını bu sistemle detaylıca gözlemliyor. Araştırmacılar örnek olarak sudaki gerçek zamanlı elektron hareketlerini görüntülüyor. Yüksek enerjili sert X-ışınları ise 5 kiloelektronvolt üzerinde enerji barındırıyor. Bu ışınlar malzemelerin çok daha derinine iniyor. Sistem elektron konumlarını atomik ölçekte hassasça belirliyor.
Oxford Araştırmacıları Plazma Fiziği Sınırlarını Aşıyor
LCLS tesisi attosaniye bilimini yepyeni bir araştırmacı tabanına açıyor. Oxford Üniversitesindeki uzmanlar yeni atımları yoğun plazmalarda doğrudan test ediyor. Yıldızlar ve eylemsizlik füzyon enerjisi deneyleri bu sıcak plazmaları içeriyor. Yumuşak X-ışınları bu yoğun sistemlere nüfuz edecek enerjiyi sağlamıyor. Eski sistemler çekirdek uyarılı durumları yakalamak için çok yavaş kalıyor. Plazma fiziği deneyleri genellikle son derece karmaşık bir yapı sergiliyor. Numune uyarılma işlemi sonrasında hızla gevşiyor ve hemen yeniden birleşiyor. Fizikçiler genellikle modellemelere ve çeşitli bilimsel varsayımlara güvenmek zorunda kalıyor. Bu bahar LCLS tesisindeki yeni atımlar yoğun plazmayı anında dondurdu. Işınlar dinamikler görüntüyü bulanıklaştırmadan önce sistemi başarıyla yakalıyor. Bu başarı tüm serbest elektron lazeri tesisleri için ilk sayılıyor. Araştırmacılar çekirdek uyarılı durumları evrimleşmeden önce ilk kez doğrudan ölçüyor.
Attosaniye Işınları Radyasyon Hasarını Doğrudan Engelliyor
Attosaniye sert X-ışınları radyasyon kaynaklı hasarı doğrudan ve tamamen aşıyor. Geleneksel X-ışınları maddenin elektronik durumuna anında çok büyük zarar veriyor. Attosaniye atımları elektronik durumu bozulmamış orijinal haliyle hemen yakalıyor. Hamburg Üniversitesindeki araştırmacılar atımları nano görüntüleri keskinleştirmede kullanmayı hedefliyor. Ekip absorpsiyon ve saçılma yöntemleriyle uzamsal çözünürlüğü doğrudan artırıyor. Uzmanlar daha önce yumuşak X-ışınlarıyla kırınım görüntülemesi testleri yaptı. Araştırmacılar sert X-ışınlarının bu süreçte daha güçlü etki yaratacağını öngörüyor. Yeni atımlar nükleer ve elektronik dinamikleri birbirinden tamamen ayırıyor. Bilim insanları ışık ve madde etkileşimini bu sayede aktif kontrol edecek. Yöntem X-ışını hasar mekanizmalarını tersine çevirme potansiyelini de güçlü şekilde taşıyor.
Haberi Derleyen: Dilara SİPAHİ
Kaynak: phys.org