VIDEO: Najsvjetliji izvor X zraka na svijetu

Kombinacijom lasera i ultra-lakih metalnih pjena, istraživači u američkom Nacionalnom laboratoriju Lawrence Livermore (LLNL) proizveli su najsvjetliji izvor X-zraka do sada, otprilike dvostruko svjetliji od prethodnih verzija od čvrstog metala. 

Ove ultra-svijetle visokoenergetske X-zrake mogu se koristiti za slikanje i proučavanje iznimno guste materije, poput plazme stvorene tijekom inercijske zatvorene fuzije.  

Znanstvenik LLNL-a Jeff Colvin usporedio je izvor sa strojem koji se koristi za pronalaženje karijesa kod zubara.
“Aparat vašeg zubara stvara snop elektrona koji pada u tešku metalnu ploču. Elektroni u snopu stupaju u interakciju s elektronima vezanima za atome metala stvarajući X-zrake,” rekao je. "U NIF-u koristimo lasersku zraku velike snage umjesto elektronske zrake za stvaranje X-zraka 'razbijanjem' zrake u atome srebra i stvaranjem plazme."

Izbor srebra je važan, jer što je veći atomski broj atoma metala, to je veća energija X-zraka koje proizvodi. Tim je koristio srebro jer su željeli napraviti X-zrake s energijom većom od 20.000 elektron volti.

Pjenasta struktura metala također je bila kritična za postizanje ovog cilja. Tim je proizveo cilindrične mete širine 4 mm pomoću kalupa i srebrnih nanožica.

"Zamrznuli smo nanožice suspendirane u otopini u kalupu, zatim primijenili superkritični proces sušenja kako bismo uklonili otopinu, ostavljajući poroznu metalnu pjenu niske gustoće", rekao je Tyler Fears, istraživač LLNL-a.

U takvoj pjeni laser zagrijava veći volumen materijala i toplina se širi mnogo brže nego u krutom tijelu. Cijeli cilindar pjene zagrijava se za otprilike 1,5 milijarditi dio sekunde, kao što možete vidjeti u ovom videu.

Osim stvaranja izvora X-zraka, znanstvenici su istraživali različite gustoće pjene kako bi odredili koja daje maksimalnu izlaznu energiju. Također su primijenili novu tehniku analize podataka kako bi pokušali razumjeti fiziku generirane plazme.

Koristeći te podatke, otkrili su da su te svijetle, vruće metalne plazme daleko od toplinske ravnoteže. Modeli, poput onih koji se koriste za ispitivanje inercijske zatvorene fuzije na National Ignition Facilityu (NIF), obično pretpostavljaju da je plazma blizu ravnoteže, pri čemu svi elektroni, ioni i fotoni imaju približno istu temperaturu.

"Ubuduće to znači da moramo ponovno razmisliti o našim pretpostavkama o prijenosu topline i načinu na koji ga izračunavamo u ovim metalnim plazmama", rekao je Colvin.