V experimentu podobném stop-motion fotografii vědci izolovali energetický pohyb elektronu a zároveň „zmrazili“ pohyb mnohem většího atomu, který obíhá ve vzorku kapalné vody.
Objevy uvedené v časopise Science poskytují nové náhled do elektronické struktury molekul v kapalné fázi v časovém měřítku, které dříve nebylo možné dosáhnout pomocí rentgenového záření. Nová technika odhaluje okamžitou elektronickou odezvu, když je cíl zasažen rentgenovým paprskem, což je důležitý krok k pochopení účinků radiační expozice na předměty a lidi.
„Chemické reakce vyvolané zářením, které chceme studovat, jsou výsledkem elektronické odezvy cíle, ke které dochází v attosekundovém časovém měřítku,“ řekla Linda Young, hlavní autorka výzkumu a Distinguished Fellow v Argonne National Laboratory.
„Až dosud mohli radiační chemici řešit události pouze v pikosekundovém časovém měřítku, milionkrát pomaleji než attosekunda. Je to něco jako říkat ‚Narodil jsem se a pak jsem zemřel‘.“ Chtěli byste vědět, co se stane mezi tím. To je to, co nyní můžeme udělat.“
Multiinstitucionální skupina vědců z několika národních laboratoří ministerstva energetiky a univerzit v USA a Německu spojila experimenty a teorii, aby v reálném čase odhalila důsledky dopadu ionizujícího záření ze zdroje rentgenového záření na hmotu.
Práce na časových škálách, kde se akce odehrává, umožní výzkumnému týmu hlouběji porozumět složité chemii vyvolané zářením. Ve skutečnosti se tito výzkumníci původně spojili, aby vyvinuli nástroje potřebné k pochopení účinku dlouhodobého vystavení ionizujícímu záření na chemikálie nalezené v jaderném odpadu.
„Členové naší sítě na počátku kariéry se zúčastnili experimentu a poté se připojili k našim úplným experimentálním a teoretickým týmům, aby analyzovali a pochopili data,“ řekla Carolyn Pearce, ředitelka IDREAM EFRC a chemik PNNL. „Bez partnerství IDREAM bychom to nedokázali.“
Subatomární částice se pohybují tak rychle, že zachycení jejich akcí vyžaduje sondu schopnou měřit čas v attosekundách, což je časový rámec tak malý, že za sekundu je více attosekund, než kolik bylo sekund v historii vesmíru.
Současný výzkum staví na nové vědě attosekundové fyziky, oceněné Nobelovou cenou za fyziku za rok 2023. Attosekundové rentgenové pulsy jsou dostupné pouze v několika specializovaných zařízeních po celém světě. Tento výzkumný tým prováděl svou experimentální práci na Linac Coherent Light Source (LCLS), který se nachází v SLAC National Accelerator Laboratory v Menlo Park v Kalifornii, kde místní tým propagoval vývoj attosekundových rentgenových laserů s volnými elektrony.
„Attosekundové časově rozlišené experimenty jsou jedním z vlajkových lodí vývoje ve výzkumu a vývoji na Linac Coherent Light Source,“ řekl Ago Marinelli z SLAC National Accelerator Laboratory, který spolu s Jamesem Cryanem vedl vývoj synchronizovaného páru rentgenových attosekund. impulsy pumpy/sondy, které tento experiment používal. „Je vzrušující vidět, jak je tento vývoj aplikován na nové druhy experimentů a posunuje attosekundovou vědu do nových směrů.“
Zdroj: Pacific Northwest National Laboratory, Phys.org
