دانش‌های بنیادی - دانشمندان از قدرتمندترین لیزر پرتو ایکس دنیا استفاده کرده‌اند تا با خلق نخستین پالس لیزر اتمی پرتو ایکس و دستیابی به پلاسمای 2 میلیون درجه‌ای، درک بهتری از فعالیت‌های زیستی و همجوشی هسته‌ای بدست آورند.

محمود حاج‌زمان: در دو مطالعه جداگانه، دانشمندان از قدرتمندترین لیزر پرتو ایکس دنیا استفاده کرده‌اند تا از یک سو نخستین پالس لیزری اتمی پرتو ایکس را خلق کند، و از سوی دیگر یک توده ماده 2 میلیون درجه‌ای را داغ و کنترل کند. لیزر اتمی می‌تواند برای مشاهده مولکول‌های زیستی در حین فعالیت استفاده شود و خلق ماده چگال داغ نیز می‌تواند برای درک فرایندهای همجوشی هسته‌ای به کار برده شود.
به گزارش پاپ‌ساینس، محققان آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده SLAC آمریکا، از یک منبع نوری همدوس شتاب‌دهنده خطی (LCLS) –یک لیزر پرتو ایکس با توانایی شلیک سریع- استفاده کردند تا تکه‌ای کوچک از ورقه آلومینیومی را گرم کرده و پلاسمای جامدی را ایجاد کنند؛ جسمی که با عنوان «ماده چگال داغ» شناخته می‌شود. این گروه به سرپرستی سام وینکو، دمای این ماده را به 2 میلیون درجه سانتی‌گراد رسانند، آن هم طی فرایندی که فقط 1 تریلیونیم ثانیه (هر تریلیون معادل 10 به توان 12 یا هزارمیلیارد است) طول کشید. این اندازه‌گیری‌ها به مدل‌های دقیق‌تری از نحوه شکل‌گیری و رفتار ماده چگال داغ منجر می‌شود. این مدل‌ها نیز به دانشمندان کمک می‌کنند تا فرایند همجوشی هسته‌ای را درک و شاید روزی بازآفرینی کنند؛ فرایندی که خورشید نیروی خود را از آن می‌گیرد.
دانشمندان می‌توانند با استفاده از لیزرهای معمولی از گاز پلاسما تولید کنند، اما برای خلق پلاسما از یک ماده جامد به لیزرهای فوق قدرتمند نیاز دارند. طول‌موج‌های فوق‌کوتاه نور LCLS می‌توانند به صورت هم‌زمان در یک ماده متراکم نفوذ کرده و به بررسی آن نیز بپردازد. لیزر LCLS در زیر زمین‌های شهر پالوآلتو کالیفرنیا قرا دارد و مسافتی حدود 1.5 کیلومتر را اشغال کرده است. این لیزر می‌تواند انفجارهای شدیدی از تابش پرتو ایکس را تولید کند که بیش از یک میلیارد بار روشن‌تر 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 می‌تواند حوزه کاملا جدیدی از تصویربرداری اتمی را به روی دانشمندان بگشاید.
از زمانی‌که لیزر در 50 سال پیش اختراع شد، دانشمندان تلاش کرده‌اند تا به طول‌موج های کوچک‌تر دست یابند. اما به دلیل اینکه طول‌موج های کوتاه‌تر نیازمند تلمبه کردن (پمپ کردن) سریع‌تر اتم‌ها است، این کار بسیار دشوار است. اما لیزرهای الکترون آزاد در محدوده پرتوهای ایکس می‌توانند پالس‌های فوق سریعی از انرژی زیاد را تولید کنند، به همین دلیل این تلمبه کردن اتمی اکنون امکان‌پذیر است. دانشمندان آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور آمریکا از LCLS استفاده کردند تا ضربه‌ای را به گروهی از اتم‌های نئون وارد کنند. این ضربه با پرتاب کردن بعضی از الکترون‌ها به سطوح انرژی بالاتر و راه‌اندازی آبشاری از تابش پرتو ایکس، یک لیزر سایز اتمی کوچک را ایجاد کرد.
نور لیزر اتمی به مراتب خالص‌تر و پالس‌های آن نیز خیلی کوتاه‌تر هستند، بنابراین می‌توان از آن برای دستیابی به جزئیات واضح‌تر از اندرکنش‌ها و تغییرات فازی در مقیاس اتمی استفاده کرد؛ اطلاعاتی که مشاهده آنها بدون این ابزار غیرممکن است.
خبرانلاین