Ученые засняли движение ударной волны в алмазе

Рентгеновское излучение помогло специалистам снять «кино» о прохождении ударной волны сквозь толщу алмазного кристалла. Научные опыты показали, что предел движения волны достигает 21,6 км за одну секунду, говорится в журнале Scientific Reports.

Рентгеновский лазер на свободных электронах (XFEL), которые использовался в этой работе, представляет собой ускоритель, которые разгоняют электроны почти до световых скоростей. Пучок электронов затем проходит через систему магнитов, которые заставляет электроны двигаться по синусоиде, испуская синхротронное излучение. Такие установки дают фемтосекундные монохроматические вспышки очень высокой яркости. Просвечивая образцы таким лазером ученые могут видеть структуру вещества на атомарном уровне, а также следить за рекордно короткими явлениями, например, за перестройкой молекул в ходе химических реакций.

Ученые под руководством Христиана Шрера из германского синхротронного центра DESY впервые использовали новый метод изучения структуры вещества: с помощью рентгеновского лазера они проследили за распространением ударной волны в нем, что позволяет в деталях изучить его особенности.

Исследователи работали на фемтосекундном лазере LCLS в США (собственная установка DESY – Европейский XFEL еще строится). Они закрепили трехсантиметровую пластинку из алмаза длиной 3 сантиметра и толщиной 0,3 миллиметра. Затем в этом образце с помощью 150-пикосекундной вспышки яркого инфракрасного лазера с торца пластинки была возбуждена ударная волна, которая начала распространяться в кристалле со скоростью около 72 тысячи километров в секунду.

Чтобы «заснять» это движение ученые просвечивали образец вспышками лазера LCLS, которые длились по 50 фемтосекунд. Поскольку при каждой вспышке образец испарялся, приходилось много раз повторять съемку с новыми идентичными образцами, чуть-чуть сдвигая время съемки каждого «кадра».

В результате ученые получили фильм, на котором видно, как меняется локальная плотность кристалла по мере движения ударной волны, сообщает rqc.ru 

Алмаз