در دو مطالعه جداگانه، دانشمندان از قدرتمندترین لیزر پرتو ایکس دنیا استفاده کرده*اند تا از یک سو نخستین پالس لیزری اتمی پرتو ایکس را خلق کند، و از سوی دیگر یک توده ماده 2 میلیون درجه*ای را داغ و کنترل کند. لیزر اتمی می*تواند برای مشاهده مولکول*های زیستی در حین فعالیت استفاده شود و خلق ماده چگال داغ نیز می*تواند برای درک فرایندهای همجوشی هسته*ای به کار برده شود.

به گزارش پاپ*ساینس، محققان آزمایشگاه ملی شتاب*دهنده SLAC آمریکا، از یک منبع نوری همدوس شتاب*دهنده خطی (LCLS) –یک لیزر پرتو ایکس با توانایی شلیک سریع- استفاده کردند تا تکه*ای کوچک از ورقه آلومینیومی را گرم کرده و پلاسمای جامدی را ایجاد کنند؛ جسمی که با عنوان «ماده چگال داغ» شناخته می*شود. این گروه به سرپرستی سام وینکو، دمای این ماده را به 2 میلیون درجه سانتی*گراد رسانند، آن هم طی فرایندی که فقط 1 تریلیونیم ثانیه (هر تریلیون معادل 10 به توان 12 یا هزارمیلیارد است) طول کشید. این اندازه*گیری*ها به مدل*های دقیق*تری از نحوه شکل*گیری و رفتار ماده چگال داغ منجر می*شود. این مدل*ها نیز به دانشمندان کمک می*کنند تا فرایند همجوشی هسته*ای را درک و شاید روزی بازآفرینی کنند؛ فرایندی که خورشید نیروی خود را از آن می*گیرد.


دانشمندان می*توانند با استفاده از لیزرهای معمولی از گاز پلاسما تولید کنند، اما برای خلق پلاسما از یک ماده جامد به لیزرهای فوق قدرتمند نیاز دارند. طول*موج*های فوق*کوتاه نور LCLS می*توانند به صورت هم*زمان در یک ماده متراکم نفوذ کرده و به بررسی آن نیز بپردازد. لیزر LCLS در زیر زمین*های شهر پالوآلتو کالیفرنیا قرا دارد و مسافتی حدود 1.5 کیلومتر را اشغال کرده است. این لیزر می*تواند انفجارهای شدیدی از تابش پرتو ایکس را تولید کند که بیش از یک میلیارد بار روشن*تر از هر منبع لیزر دیگری است.
در یک مطالعه جداگانه، گروهی از محققان از LCLS استفاده کردند تا نخستین لیزر پرتو ایکس مقیاس اتمی دنیا ساخته شود، شاهکاری که می*تواند حوزه کاملا جدیدی از تصویربرداری اتمی را به روی دانشمندان بگشاید.

از زمانی*که لیزر در 50 سال پیش اختراع شد، دانشمندان تلاش کرده*اند تا به طول*موج های کوچک*تر دست یابند. اما به دلیل اینکه طول*موج های کوتاه*تر نیازمند تلمبه کردن (پمپ کردن) سریع*تر اتم*ها است، این کار بسیار دشوار است. اما لیزرهای الکترون آزاد در محدوده پرتوهای ایکس می*توانند پالس*های فوق سریعی از انرژی زیاد را تولید کنند، به همین دلیل این تلمبه کردن اتمی اکنون امکان*پذیر است. دانشمندان آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور آمریکا از LCLS استفاده کردند تا ضربه*ای را به گروهی از اتم*های نئون وارد کنند. این ضربه با پرتاب کردن بعضی از الکترون*ها به سطوح انرژی بالاتر و راه*اندازی آبشاری از تابش پرتو ایکس، یک لیزر سایز اتمی کوچک را ایجاد کرد.

نور لیزر اتمی به مراتب خالص*تر و پالس*های آن نیز خیلی کوتاه*تر هستند، بنابراین می*توان از آن برای دستیابی به جزئیات واضح*تر از اندرکنش*ها و تغییرات فازی در مقیاس اتمی استفاده کرد؛ اطلاعاتی که مشاهده آنها بدون این ابزار غیرممکن است.


منبع: خبرآنلاین