Padł rekord związany z twardymi promieniami rentgenowskimi

Ci, będący przedstawicielami University of Wisconsin-Madison, stanęli na czele międzynarodowego zespołu, który za cel obrał sobie stworzenie wyjątkowo krótkich impulsów twardego promieniowania rentgenowskiego. O kulisach działań w tej sprawie ich autorzy piszą w artykule zamieszczonym w Nature. 

Czytaj też: Niezwykłe odkrycie w głębinach oceanu. Naukowcy natrafili na zagadkowe źródło promieniowania

Promieniowanie rentgenowskie możemy podzielić na miękkie i twarde ze względu na długość jego fali. Do tej pierwszej kategorii zalicza się emisje o długości od 0,1 do 10 nm, natomiast do drugiej – od 5 do 100 pm. Chcąc zapanować nad impulsami twardego promieniowania, uczestnicy projektu wykorzystali narzędzie XFEL. Tym sposobem udało im się wygenerować attosekundowe impulsy twardego promieniowania rentgenowskiego. 

Attosekundowe, czyli jakie? Wystarczy wspomnieć, iż jedna attosekunda jest równa jednej trylionowej części sekundy. W praktyce mówimy natomiast o historycznej demonstracji zjawiska, które powinno doprowadzić do postępu w optyce kwantowej promieni rentgenowskich i rozpoczęcia obserwacji ruchu elektronów w cząsteczkach.

Generowane impulsy były krótsze niż 100 attosekund, a do ich wytwarzania posłużyły początkowo impulsy fotonów rentgenowskich wzbudzające elektrony wewnętrznej powłoki atomów. Elektrony wracające do swojego pierwotnego stanu emitują fotony o różnych długościach fal rentgenowskich, które mogą zderzać się z innymi wzbudzonymi atomami. Prowadzi to do wystąpienia reakcji łańcuchowej zakończonej wytworzeniem promieniowania poruszającego się w jednym kierunku.

Członkowie międzynarodowego zespołu przeprowadzili eksperyment, w ramach którego udało im się wyemitować impulsy twardego promieniowania rentgenowskiego liczone w attosekundach

Uczestnicy ostatnich eksperymentów skierowali wiązki generowane przez XFEL na próbki wykonane z miedzi i manganu. Powstające fotony, poruszające się w tym samym kierunku, co impuls wejściowy, trafiają w część instrumentu odpowiedzialną za rozpraszanie ich według długości fali. Rozproszone emisje rentgenowskie mogą zostać przeanalizowane przez detektor w celu określenia ich właściwości. 

Czytaj też: Promieniowanie krótkofalowe okazało się źródłem zaskakujących informacji na temat Ziemi

W toku prowadzonych eksperymentów ich autorzy zorientowali się, że zwiększając intensywność impulsu wejściowego mogą osiągnąć nieoczekiwany rezultat. Idąc tą drogą sprawili, że zaczęły pojawiać się rekordowo krótki impulsy o długości rzędu 60-100 attosekund. Składały się one z twardego promieniowania rentgenowskiego, co nigdy przedtem nie było spotykane.