Ученые создали прозрачный алюминий

Ученые из Оксфордского университета создали прозрачную форму алюминия, бомбардируя металл самым мощным рентгеновским лазером. До сих пор прозрачный алюминий описывался только в научной фантастике.

В реальности же экзотичная форма материала станет подспорьем как для ядерной энергетики, так и для понимания того, что именно происходит в ядрах огромных планет.

Авторы эксперимента взяли кусочек тонкой алюминиевой фольги и направили на него лазер, основная энергия которого генерировалась в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения. Воздействие равнялось приблизительно 10 млн ГВт энергии на квадратный сантиметр и привело к феноменальному результату.

При обычных температуре и давлении алюминий - это решетка атомов с огромным количеством свободных электронов. Краткое пульсирование лазера выбило по электрону из каждого алюминиевого атома, позволив фотонам проходить прямо через материал и сделав алюминий практически невидимым для ультрафиолетового излучения. Хотя металл нагрелся до чрезвычайно высокой температуры, он сохранил свою жесткость: это явление, считают ученые, аналогично тому, что происходит в ядрах гигантских планет вроде Юпитера.

«То, что мы создали, абсолютно новая форма вещества, которую никто еще не видел, - комментирует результат эксперимента один из его авторов, профессор физики Джастин Уорк. - Прозрачный алюминий - это только начало. Физические свойства материала, который мы создали, схожи с условиями внутри больших планет. Мы надеемся, что, изучая его, сможем лучше понять то, что происходит во время возникновения «миниатюрных звезд», созданных мощными лазерными имплозиями (внутренние взрывы. - РБК daily). Однажды человек научится использовать энергию от такого процесса здесь, на Земле».

Открытие стало возможным благодаря созданию нового источника излучения, в десять миллиардов раз превосходящего по яркости любой синхротрон в мире (например, такой, как британский «Алмазный источник света», генерирующий лучи света в диапазонах от инфракрасного до рентгеновского).

Эта мощная лазерная установка, называемая FLASH laser, располагается в немецком Гамбурге и производит чрезвычайно краткие вспышки мягкого рентгеновского излучения, каждая из которых мощнее электростанции, обеспечивающей электричеством целый город. При поддержке коллег из других стран ученые из Оксфорда сосредоточили всю эту энергию в пятне, диаметр которого тоньше 1/20 ширины человеческого волоса. Именно при такой высокой интенсивности лазерного излучения алюминий и стал прозрачным.

Пока что эффект «невидимости» длился в течение чрезвычайно краткого периода - приблизительно 40 фемтосекунд, однако это демонстрирует, что такое экзотическое состояние вещества в принципе может быть создано на практике.

«Особенно замечательным в нашем эксперименте является то, что мы превратили обычный алюминий в этот экзотический новый материал в один этап, применив для этого очень сильный лазер. В течение краткого периода образец выглядит и ведет себя как совершенно иной материал, как если бы мы трансформировали каждый алюминиевый атом в кремний. Для нас это практически то же самое, как если бы нам удалось при помощи света получить чистое золото», - добавляет профессор Уорк.

Исследователи полагают, что использованный ими подход идеален для создания и изучения экзотических состояний веществ. Его значение многопланово и очень важно для планетарной науки, астрофизики и ядерной энергетики.

Команда исследователей надеется продолжить изучение свойств горячего плотного вещества, планируя в будущем применять для этой цели новые, еще более сильные рентгеновские лазеры.