Созданы самые яркие в мире рентгеновские лучи: зачем они нужны

Это важно для изучения термоядерного синтеза и сверхгорячей плазмы. Рассказываем, как ученым удалось добиться такого результата.

Детектор рентгеновского излучения измерял энергию и интенсивность рентгеновских всплесков во время экспериментов.

Источник: Lawrence Livermore National Laboratory

В Ливерморской национальной лаборатории (LLNL) создан самый мощный в истории источник рентгеновского излучения, вдвое превосходящий по яркости существовавшие ранее аналоги. Этот прорыв стал возможен благодаря использованию лазеров и серебряной металлической пены, легкой, как воздух, пишет New Atlas. 

Сверхяркие рентгеновские лучи полезны для научных исследований, например, для изучения строения материалов на уровне атомов, наблюдения за химическими реакциями в реальном времени, получения детальных изображений биологических образцов и анализа сложных молекул.

В LLNL, которая занимается передовыми исследованиями в области термоядерного синтеза, особенно востребованы мощные источники рентгеновского излучения. Высокое разрешение таких лучей помогает изучать сверхплотное вещество, в частности, плазму, возникающую при инерциальном термоядерном синтезе в результате воздействия лазерных импульсов на мишени из дейтерия и трития.

В процессе задействованы термоядерные лазеры и серебристая металлическая пена.

Источник: Lawrence Livermore National Laboratory

Традиционно рентгеновское излучение, например, в стоматологических кабинетах, генерируется путем воздействия на металлическую мишень электронным пучком. В новой установке используется лазер вместо электронного пучка и мишень из серебряной пены вместо обычной металлической пластины.

Пена сделана в виде цилиндров шириной 4 мм. Для их изготовления берут серебряные нанопроволоки и помещают в специальную форму. Затем эту форму подвергают сверхкритической сушке, чтобы удалить раствор. В итоге остается серебряная пена, которая в тысячу раз менее плотная, чем обычное серебро. По сути, ее плотность примерно такая же, как у воздуха. Такое пористое серебро занимает гораздо больший объем при том же весе, что и обычное. Поэтому тепло проходит через него намного быстрее — весь цилиндр нагревается равномерно всего за 1,5 миллиардных секунды.

В итоге получается источник рентгеновского излучения с энергией больше 20 000 электронвольт. В обычной жизни это ничтожно мало, но на уровне ядерной физики это большая величина.

В LLNL говорят, что разработка не только поможет лучше понять, как работает термоядерный синтез, но и позволит по-новому взглянуть на очень горячую металлическую плазму, которая ведет себя совсем не так, как обычно.

Ранее в Японии разработали суперсплавы для термоядерных реакторов.