Впервые учёные наблюдали, как облучаемый рентгеновскими лучами минерал переходит в два различных агрегатных состояния вещества в течение 40 фс.

Используя самый мощный в мире рентгеновский лазер, установленный в Национальной ускорительной лаборатории в Стэнфорде (США) и черпающий энергию из линейного ускорителя заряженных частиц, сотрудники Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (США) нагрели графит до такой степени, что индуцировали его переход из твёрдого состояния вещества в жидкое, а затем и в тёплую плотную плазму.

Ультрабыстрые фазовые переходы из твёрдого состояния в жидкость и плазму важны для разработки новых синтетических технологий получения материалов, в ультрабыстром имиджинге, а также там, где используется вещество с плотностью энергии, превосходящей 10¹¹Дж/м³ (high-energy density science).

Рис. 1. Демонстрация ультрабыстрой дезинтеграции вещества под действием когерентных рентгеновских импульсов (иллюстрация Lawrence Livermore National Laboratory).

Используя лазерные импульсы различной продолжительности, учёные смогли построить зависимость параметров плазмы, таких как температура ионов и электронов, а также ионизационное состояние, от времени. Оказалось, что дезинтеграция ионной решётки происходит значительно быстрее, чем считалось.

Исследование предлагает новую интересную информацию о поведении вещества под воздействием интенсивных жёстких рентгеновских лучей.

И хотя эта работа вполне может считаться определённым прорывом в области физики плазмы, полученные результаты, без сомнения, отразятся и на других областях науки, таких как биологическая визуализация одиночных молекул и рентгеновская оптика.

Так, в случае рентгеновской оптики, как оказалось, порог повреждения находится гораздо ниже. А вот для биологической визуализации отдельных молекул новости не очень хорошие. Выяснилось, что в определённых случаях осуществить визуализацию будет намного труднее, чему причиной неожиданно быстрый энергетический трансфер. Иными словами, молекула распадётся прежде, чем вам удастся закончить эксперимент и получить данные.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Physical Review Letters.