Ученым удалось превратить атом йода в искусственную черную дыру, сообщил Nature. Для этого понадобилась работа самого мощного в мире рентгеновского лазера.
Специалисты синхротронного центра DESY сфокусировали луч самого мощного на текущий момент лазера LCLS на точке размером в 100 нанометров. Таким образом мощность излучения достигла десяти миллиардов гигаватт на квадратный сантиметр, подобравшись к отметке, где начинают проявляться ультрарелятивистские эффекты и свет начинает спонтанно превращаться в материю и антиматерию.
- Нам удалось "катапультировать" почти все электроны атома йода и временно превратить его в аналог черной дыры, притягивающей электроны с силой, гораздо большей, чем та, которую вырабатывали бы, к примеру, черная дыра массой в десять Солнц, - рассказал руководитель группы исследователей Робин Сантра.
Как показал опыт, столкновение очень мощного пучка излучения с одиночными атомами йода или ксенона приводит к тому, что они теряют практически все электроны и приобретают фантастически высокую степень окисления, +47 или + 48, что дает очень сильный положительный заряд.
Ученые проверили, как новые свойства атома влияют на другие частицы, не восприимчивые к рентгеновскому излучению. Для этого йод соединили с молекулами метана и этана. Результат оказался впечатляющим: превращения в атомах йода произошли в течение 30 наносекунд после облучения лазером. Они потеряли гораздо больше электронов, чем ожидалось: ни 46 или 47, а 53 или 54 частицы, - и тут же стали перетягивать электроны из других частей молекулы, разгонять их и выбрасывать их в виде пучков - подобно тому, как это делают черные дыры в космосе.
В итоге вся молекула йодметана практически мгновенно дезинтегрировала сама себя - процесс занял триллионную долю секунды. Нечто подобное, по мнению ученых, может происходить и при контакте живых организмов с рентгеновским излучением, так что изучение процесса поможет снизить вред от радиации.
- Йодметан - относительно простая молекула, но она помогает нам понимать, что происходит с органическими молекулами при их повреждении радиацией. Мы полагаем что в йодэтане и других сложных соединениях эта реакция протекает еще более бурно - йод там может выбрасывать до 60 электронов и больше. Однако пока мы не знаем, как это описать. Решение данной проблемы будет нашей следующей задачей, - заключил один из авторов опубликованной в Nature статьи Артем Руденко.