Metallar lazerning kuchli nurlari bilan uchrashganda nima bo'ladi? (Ogohlantirish: Juda hayajonli!)
Qiziq savol: inson sochidan yupqa mis simiga har sm² ga 250 trillion megavatt lazer nuri urilsa, nima bo'ladi?
U shunchaki erimaydi. Bug'lanmaydi ham. U kichik yulduzga aylanadi.
Drezden-Rossendorf Helmholtz markazi olimlari shu tajribani o'tkazib, uni suratga oldi. Bu oddiy video emas – atom darajasidagi voqealarni trillionda bir soniyada yozib olishdi. Ajoyib, shunday emasmi?
Bunday jarayonlarni ko'rish qanchalik qiyin?
Pikosaniya (trillionda bir soniya) ichida sodir bo'ladigan jarayonni o'rganmoqchi bo'lsangiz, undan ham tez uskunalar kerak. Oddiy kameralar? Foydasiz. Oddiy lazerlar? Sekin.
Olmlar Hamburgdagi Yevropa XFEL markazida ikki ilg'or lazerni birlashtirdilar:
- Birinchi lazer (ReLaX): O'ta kuchli optik lazer mis simni plazmaga aylantiradi.
- Ikkinchi lazer (Rentgen erkin elektron lazeri): Qattiq rentgen nurlari bilan ichki jarayonlarni ko'rsatadi.
Ikkalasi ham 25-30 femtosekundlik impulslar chiqaradi. Bu oddiy kameralardan millionlab marta tezroq. Faqat shu usul bilan atomlar elektronlarini yo'qotayotganini real vaqtda ko'rish mumkin.
Mis simning super sekin videosi
Birinchi lazer impuls mis simni urganda, harorat millionlab darajaga yetadi – Quyosh yuzasidan ham issiq.
Mis atomlari elektronlarini tezda yo'qotadi va plazma hosil bo'ladi. Eng qiziqi shuki, bu to'lqin shaklida sodir bo'ladi.
Birinchi elektronlar chiqib ketganda, ular shok to'lqini kabi tarqalib, qo'shni atomlardan elektronlarni urib chiqaradi. Bu zanjir reaksiyasi – bir elektron boshqasini uradi, uchinchisi chiqadi. Atom darajasida domino effekti.
Sir ochildi: Ionlar qayerga ketdi?
Tajribada Cu²²⁺ ionlariga e'tibor qaratdilar. Bu 29 elektrondan 22 tasini yo'qotgan mis atomlari.
Rentgen nurlarini 8,2 kilelektronvoltga sozlab, plazmadan "Sizda shunday ionlar qancha?" deb so'rashdi. Ionlar nurlarni yutib, o'ziga xos belgilar bilan qaytaradi – "Biz shulamiz!" deb.
Turli vaqtlarda o'lchab, plazma rivojini chizishdi:
- 0-2,5 pikosekund: Ionlar ko'payib, cho'qqiga chiqadi.
- 2,5-10 pikosekund: Elektronlar bilan qayta birlashib, neytral holatga o'tadi.
- 10 pikosekunddan keyin: Cu²²⁺ ionlari deyarli yo'qoladi.
Bunday aniq tasvir ilgari hech qachon olinmagan.
Nega bu muhim? Faqat video uchun emas
Qiziq, ammo... undan nima foyda? deb o'ylaysizmi?
Bu termoyadro sintezi uchun zarur – toza energiya manbai. Sintez reaksiyalari o'ta issiq va zich plazmani boshqarishni talab qiladi. Plazma qanday ishlayotganini tushunsak, reaktorlar yaxshiroq loyihalashtiramiz.
Bu usul kelajakdagi sintez stansiyalarida plazma holatini aniq o'lchashga yordam beradi. Taxmin o'rniga haqiqiy ma'lumotlar olamiz.
Termometr rangiga qarab haroratni taxmin qilishdan, atom darajasida o'lchashga o'tish kabi.
Kengroq ko'rinish
Bu tadqiqot zamonaviy fizika uskunalarining dahshatli imkoniyatlarini ko'rsatadi. Olimlar asboblar birlash tirib, ko'rinmas narsalarni ko'radi.
Mis plazmaga aylanishi 10 pikosekund – nur 3 mm masofani bosib o'tadigan vaqt. Shu qisqa muddatda eng energiyali ionlarning to'liq hayot siklini suratga olishdi.
Bu nazariya yoki simulyatsiya emas – haqiqiy o'lchovlar. Bunday bilimlar o'n yil oldin imkonsiz deb o'ylangan texnologiyalarni yaratadi.
Kim biladi? 2050-yilda shaharlarimizni termoyadro reaktorlar quvvatlantirsa, bu mis sim tajribasi bunga asos bo'lgan bo'lishi mumkin.