Laserul cu raze X LCLS le-a permis fizicienilor să „catapulte” aproape toți electronii unui singur atom dintr-o moleculă și să-l transforme temporar într-un analog în miniatură a unei găuri negre, atrăgând electroni în sine cu puterea omologului său cosmic, potrivit unui articol publicat în revista Nature.
© RIA Novosti / Alina Polyanina // DESY / Laborator de comunicare științifică
„Forța cu care electronii au fost atrași de atomul de iod în acest caz a fost mult mai mare decât cea care ar fi generată, de exemplu, de o gaură neagră cu o masă de zece Sori. În principiu, câmpul gravitațional al oricărei găuri negre din masa stelară nu este în măsură să acționeze asupra unui electron într-un mod comparabil, chiar dacă este foarte aproape de orizontul evenimentului”, spune Robin Santra, din cadrul German Synchrotron Center DESY.
Santra și colegii săi au creat o gaură neagră similară prin focalizarea întregului fascicul al laserului cu raze X LCLS, în prezent cea mai puternică instalație de acest fel din lume, la un punct de numai 100 de nanometri lățime. Aceasta este aproximativ egală cu lungimea unei molecule organice mari și de câteva sute de ori mai mică decât lățimea fasciculului folosită de obicei în experimentele cu astfel de emițătoare.
Datorită acestui fapt, puterea fasciculului laser a atins zece miliarde de gigawati pe centimetru pătrat, apropiindu-se de punctul în care efectele ultrarelativiste încep să se manifeste și lumina începe să se transforme spontan în materie și antimaterie.
Coliziunea unui astfel de puls cu atomi unici de xenon și iod, așa cum arată primele experimente ale fizicienilor, duce la faptul că își pierd aproape toți electronii și dobândesc o stare de oxidare fantastic de ridicată - +48 sau +47, ceea ce duce la o încărcare înregistrată pozitivă.
Oamenii de știință au decis să testeze modul în care această încărcătură poate afecta comportamentul altor molecule și atomi prin combinarea iodului cu metanul și moleculele de etan care sunt „transparente” la razele X și nu răspund la astfel de raze.
Rezultatele acestor experimente s-au dovedit fantastice - iradierea unor astfel de molecule cu un laser pentru doar 30 de nanosecunde a dus la faptul că atomii de iod s-au transformat într-un fel de găuri negre electrice pentru câteva momente după ce au fost străpunse de un fascicul de raze X.
Video promotional:
Acești atomi, contrar așteptărilor oamenilor de știință, au pierdut mult mai mulți electroni - nu 46 sau 47, ci 53 sau 54 de particule. Procesul nu s-a oprit aici, iar atomii de iod, ca niște găuri negre supermasive, au început să tragă pe ele însele electroni din alte părți ale moleculei, să le disperseze și să le „scuipe” sub formă de fascicule similare cu ejectările „verișorilor” lor cosmici.
Drept urmare, întreaga moleculă de iodometan practic s-a dezintegrat instantaneu, trăind doar o miliardă de secundă după începerea focului cu laser. Ceva similar, după cum cred oamenii de știință, poate apărea atunci când organismele vii vin în contact cu razele X, iar studierea acestui proces ne va ajuta să înțelegem cum să reducem sau să neutralizăm daunele generate de radiații.
„Iodometanul este o moleculă relativ simplă care ne ajută să înțelegem ce se întâmplă cu moleculele organice atunci când sunt deteriorate de radiații. Credem că această reacție se desfășoară și mai violent în iodoetan și alte molecule complexe, unde iodul poate emite până la 60 de electroni, dar nu știm încă cum poate fi descris. Rezolvarea acestei probleme este următorul nostru obiectiv”, conchide Artem Rudenko, de la Universitatea din Kansas (SUA), primul autor al articolului.
