Attosekundová show ve vodě. Kredit: Nathan Johnson, Pacific Northwest National Laboratory.

Fyzika se až překvapivě často prolíná s uměním. Dokládá to i nedávný experiment, který byl podobný technologii stop-motion, čili fázovaných snímků. Fyzici v něm zachytili pohyb elektronu a zároveň „zmrazili“ pohyb mnohem většího atomu, kolem něhož dotyčný elektron obíhal ve vzorku kapalné vody.

Linda Young. Kredit: Argonne National Laboratory.

Zavání to magií, ale výsledky takového experimentu jsou pro vědce velmi přínosné. Nabízejí nový pohled na elektronické struktury molekul kapaliny na úrovni, která doposud nebyla dostupná, ani při zobrazování s využitím rentgenového záření. V tomto konkrétním případě šlo o pozorování okamžité odpovědi elektronů v objektu, který byl zasažený rentgenovým paprskem. Je to významný krok pro pochopení vlivu radiace na rozmanité objekty, včetně lidského těla.

Jak uvádí vedoucí výzkumného týmu Linda Youngová z amerických laboratoří Argonne National Laboratory, s kolegy chtěli detailně prostudovat chemické reakce, spouštěné ionizujícím zářením, které jsou důsledkem chování elektronů objektu zasaženého zářením na attosekundové časové škále.

Logo. Kredit: Argonne National Laboratory.

Proto použili attosekundový experiment. Podle Youngové dokázali chemici studující obdobné jevy doposud rozlišit události na časové škále pikosekund. To je milionkrát pomalejší než attosekundy. Pro detailní analýzu chování elektronů je to propastný rozdíl. Nebylo to ale jen tak. Musela vzniknout mezinárodní skupina odborníků několika institucí, která zkombinovala teoretické úvahy a experiment.

Badatelé vyvinuli metodu rentgenové tranzientní absorpční spektroskopie kapaliny, což jim umožnilo „sledovat“ elektrony energizované rentgenovým paprskem, jak se dostávají do excitovaného stavu, ještě než se masivní atomová jádra, kolem nichž elektrony obíhají, stačí pohnout. Pilotní experimenty uskutečnili s vodou. Jejich úspěch podle badatelů otevírá dveře novému směru výzkumu v attosekundové vědě.

Video: X-ray Free-Electron Lasers: A New Window on Atomic and Molecular Dynamics

Literatura

Pacific Northwest National Laboratory 15. 2. 2024.

Science online 15. 2. 2024.