Laser sinar-X LCLS telah membolehkan ahli fizik untuk "melonjak" hampir semua elektron atom tunggal dalam molekul dan mengubahnya sementara menjadi analog miniatur lubang hitam, menarik elektron kepada dirinya sendiri dengan kekuatan rakan sejawatannya, menurut sebuah artikel yang diterbitkan dalam jurnal Nature.
© RIA Novosti / Alina Polyanina // DESY / Makmal Komunikasi Sains
Kekuatan dengan mana elektron tertarik ke atom yodium dalam hal ini jauh lebih besar daripada yang akan dihasilkan, misalnya, oleh lubang hitam dengan massa sepuluh Matahari. Pada prinsipnya, medan graviti mana-mana lubang hitam jisim bintang tidak dapat bertindak pada elektron dengan cara yang setanding, walaupun ia sangat dekat dengan cakrawala peristiwa,”kata Robin Santra dari Pusat Synchrotron Jerman DESY.
Santra dan rakan-rakannya membuat lubang hitam miniatur yang serupa dengan memfokuskan seluruh sinar laser sinar-X LCLS, yang saat ini paling kuat seumpamanya di dunia, dengan lebar hanya 100 nanometer. Ini kira-kira sama dengan panjang molekul organik yang besar dan beberapa ratus kali lebih kecil daripada lebar rasuk yang biasanya digunakan dalam eksperimen dengan pemancar sedemikian.
Berkat ini, kekuatan pancaran laser mencapai sepuluh miliar gigawatt per sentimeter persegi, semakin hampir ke titik di mana kesan ultrarelativistik mulai menampakkan diri dan cahaya mulai secara spontan berubah menjadi jirim dan antimateri.
Perlanggaran denyut nadi dengan atom tunggal xenon dan yodium, seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen pertama ahli fizik, membawa kepada fakta bahawa mereka kehilangan hampir semua elektron mereka dan memperoleh keadaan pengoksidaan yang sangat tinggi - +48 atau +47, menghasilkan cas positif yang tinggi.
Para saintis memutuskan untuk menguji bagaimana cas ini dapat mempengaruhi tingkah laku molekul dan atom lain dengan menggabungkan iodin dengan molekul metana dan etana yang "telus" terhadap sinar-X dan tidak bertindak balas terhadap sinar tersebut.
Hasil eksperimen ini ternyata hebat - penyinaran molekul seperti itu dengan laser hanya 30 nanodetik menyebabkan fakta bahawa atom yodium berubah menjadi sejenis lubang hitam elektrik untuk beberapa saat setelah mereka dicucuk oleh sinar X.
Video promosi:
Atom-atom ini, bertentangan dengan jangkaan saintis, kehilangan lebih banyak elektron - bukan 46 atau 47, tetapi 53 atau 54 zarah. Prosesnya tidak berhenti di situ, dan atom yodium, seperti lubang hitam supermasif, mula menarik elektron dari bahagian lain molekul, menyebarkan dan "memuntahkan" mereka dalam bentuk balok yang serupa dengan pelepasan "sepupu" kosmik mereka.
Akibatnya, seluruh molekul iodometana hampir langsung hancur sendiri, hidup hanya satu triliun saat setelah api laser dimulakan. Sesuatu yang serupa, seperti yang dipercayai oleh saintis, boleh berlaku ketika organisma hidup bersentuhan dengan sinar-X, dan mengkaji proses ini akan membantu kita memahami bagaimana mengurangkan atau meneutralkan bahaya akibat radiasi.
Iodomethane adalah molekul yang agak sederhana yang membantu kita memahami apa yang berlaku pada molekul organik apabila ia rosak oleh radiasi. Kami percaya bahawa tindak balas ini berlaku dengan lebih ganas dalam iodoetana dan molekul kompleks lain, di mana yodium dapat mengeluarkan hingga 60 elektron, tetapi kita belum tahu bagaimana ia dapat dijelaskan. Menyelesaikan masalah ini adalah matlamat kita yang seterusnya,”kata Artem Rudenko dari University of Kansas (USA), pengarang pertama artikel tersebut.
