Po prvýkrát v histórii vedci dokázali sledovať extrémne rýchle pohyby elektrónov v reálnom čase na škále attosekúnd
Výskumníci sledovali pohyb elektrónov v reálnom čase, zatiaľ čo okolitý svet "zamrzol": Nový nástroj vníma svet na šialene malej časovej škále.
Výskumníci z laboratória PNNL vytvorili zaujímavý experiment, ktorý sa tak trochu podobá na stop-motion fotografiu. Podarilo sa im izolovať energetický pohyb elektrónu, zatiaľ čo zmrazili pohyb oveľa väčšieho atómu, okolo ktorého elektrón obieha. Experiment prebiehal vo vzorke vody.
Štúdia pomáha výskumníkom lepšie pochopiť elektronickú štruktúru molekúl v tekutej fáze. Autori štúdie vysvetľujú, že nová metóda im dovolila lepšie nahliadnuť do tohto fenoménu na časovej škále, ktorú prostredníctvom tradičného röntgenu nedokázali zachytiť. Nová metóda ukazuje okamžitú odpoveď elektrónov keď röntgenový lúč zasiahne svoj cieľ. V praxi by tieto poznatky mohli pomôcť lepšie pochopiť, ako radiácia ovplyvňuje nielen objekty, ale aj ľudí.
“Chemické reakcie vyvolané radiáciou sú výsledkom elektrónovej odpovede cieľa, ktorá prebieha na škále attosekúnd. Až doteraz chemici dokázali vnímať udalosti len na škále pikosekúnd, čo je ako keby vám niekto opísal svoj život vetou: “Narodil som sa a potom som zomrel.” Prirodzene chcete vedieť, čo bolo medzi tým. Vďaka novej metóde toto dokážeme,” vysvetľuje Linda Young, jedna z autorov štúdie.
Štúdia a experimenty dokázali odhaliť v reálnom čase dôsledky toho, keď škodlivé ionizujúce žiarenie zasahuje hmotu. Výskum sa začal snahou pochopiť účinky dlhodobého vystavenia ionizujúcemu žiareniu na chemikálie, ktoré možno nájsť v jadrovom odpade a vyvinúť nástroje, ktoré by im to dovolili zistiť.
Významný vedecký míľnik
Subatomárne častice sa pohybujú takou rýchlosťou, že zachytenie ich pohybu si vyžaduje nástroje, ktoré sú schopné merať čas v attosekundách. Pre lepšiu predstavu o škále v jednej sekunde sa nachádza viac attosekúnd, než ubehlo sekúnd od začiatku vesmíru. Nová štúdia stavia na výskume, ktorý si v roku 2023 vyslúžil Nobelovu cenu za fyziku. Autori štúdie vysvetľujú, že na celom svete je len niekoľko zariadení schopných vytvárať röntgenové pulzy v attosekundovej škále.
“V podstate máme v rukách nástroj, ktorý nám v princípe dovoľuje sledovať pohyb elektrónov a vidieť nové ionizované molekuly ako vznikajú v reálnom čase,” tvrdia autori.
Autori štúdie využili špeciálne metódy na vytvorenie mimoriadne tenkého “listu” čistej vody. Tento list ležal na dráhe röntgenového pulzu. Autori štúdie vysvetľujú, že potrebovali jednoduchú plochú a tenkú vrstvu vody, do ktorej by mohli sústrediť lúče. Táto metóda by mohla byť použitá aj na výskum špecifických koncentrovaných roztokov.
Neprehliadnite
Keď prístroje zaznamenali röntgenové dáta, výskumníci ich museli interpretovať. Na toto vedci vytvorili model vody, ktorá reaguje na röntgenové lúče v attosekundovej škále. Tento model autorom výskumu pomohol určiť, či pozorovaný signál je naozaj signálom na tejto časovej škále. Celkovo výskumníci pozorovali v reálnom čase pohyb elektrónov vo vode, zatiaľ čo celý okolitý svet pre nich “zamrzol”.
Komentáre