Вчені збираються створити найшвидшу камеру в світі, яка зможе знімати процеси, що відбуваються усередині атомів
Останнім часом все частіше і частіше стали з'являтися фільми, частот кадрів у яких дорівнює 48, а то і 60 кадрів в секунду, що здається багато. Що ж тоді можна сказати про мільйон трильйонів кадрів в секунду? Це настільки багато, що мозок людини не може повністю усвідомити цього, і для такої зйомки, природно, буде потрібно не зовсім проста камера. Команда вчених британської Ради з науки і техніки (Science and Technology Facilities Council, STFC) вже працює над створенням такої камери, рентгенівської камери, джерело світла якої виробляє самі короткі на сьогоднішній імпульси.
З допомогою майбутньої рентгенівської камери вчені зможуть вивчати у всіх подробицях процеси, що відбуваються в ядрах атомів, вплив лікарських препаратів на організм людини, процеси, що відбуваються на поверхні каталізаторів під час деяких хімічних процесів і процеси, що протікають в електроліті акумуляторних батарей під час заряджання і розряджання.
Вчені прогнозують, що їм вдасться реалізувати імпульсу рентгенівського випромінювання тривалістю менше однієї аттосекунди, однієї мільйонної від однієї мільйонної і ще від однієї мільйонної частки секунди. Цей імпульс стане самим коротким імпульсом, який зможуть зробити вчені на сьогоднішній день. Слід зазначити, що зараз вчені здатні отримувати імпульси лазерного світла з мінімальною тривалістю в 67 аттосекунд.
"Така тривалість імпульсу рентгенівського випромінювання дозволить спостерігати на процеси, що відбуваються всередині молекул, атомів і ядер атомів, які відбуваються на найменшому рівні і в більш коротких часових інтервалах" - розповідає Девід Даннінга (David Dunning), вчений-фізик області прискорювачів частинок, - "Настільки короткий часовий інтервал навіть важко собі уявити, якщо одну аттосекунду розширити до однієї секунди часу, то сама секунда стане дорівнює 30 мільярдів років, що більш ніж в два рази перевищує вік Всесвіту".
Як це звучить дивно, вчені стверджують, що для отримання таких надкоротких імпульсів рентгенівського випромінювання не потрібно будівництва нових складних установок. Домогтися цього можна буде спорудивши додаткове обладнання до будь-якого з існуючих рентгенівських лазерів на вільних електронах (X-ray Free Electron Laser, FEL), таких як американський лазер LCLS або японський SACLA. Але для первинних досліджень вчені планують використовувати спеціалізований FEL-лазер, такий, як лазер проекту CLARA Лабораторії Дарсбери (Daresbury Laboratory).
За рахунок використання магнітних систем, керуючих електронами, розігнаними в прискорювачі частинок, FEL-лазери виробляють інтенсивний світло, що має стабільні задані характеристики. Такі лазери працюють в більш широкому діапазоні електромагнітного світла, ніж звичайні оптичні лазери, а сам FEL-лазер здатний без всяких додаткових пристроїв виробити імпульс, тривалість якого вже дозволяє спостерігати за рухом електронів в межах атомів або молекул.
Але нове додаткове обладнання, яке дозволить отримати ще більш короткий імпульс випромінювання, дасть вченим можливість зазирнути на "більш нижній рівень", рівень, динаміка якого набагато швидше, ніж того рівня, який доступний вченим сьогодні.