Міжнародне співробітництво вчених призвело до створення нового джерела потужних рентгенівських імпульсів високої якості.
Винахідники вважають, що компактне джерело, яке поміщається у вакуумній камері об'ємом в один кубічний метр і виробляє інтенсивні імпульси рентгенівського випромінювання з високою когерентністю, зможе змагатися з прискорювачами.
Автор винаходу - Зульфікар Нажмудін (Zulfikar Najmudin), який працював разом з ученими з Англії, Франції, Португалії та США.
У приладі народжується рентгенівське випромінювання при прискоренні електронів у плазмі. Для створення плазми на газ направляють потужні лазерні імпульси, під дією яких електрони відриваються від атомів. Потужне електричне поле, що утворюється, прискорює електрони. Після колапсу поля електрони випускають рентгенівське випромінювання.
Щоб створити плазму, вчені вирушили до Університету Мічигану, де працює петаваттний лазер «Геркулес» (Hercules), який здатний генерувати одні з найпотужніших імпульсів у світі. Лазерні імпульси направляли на струмені газу з гелію. При цьому рентгенівське випромінювання народжувалося в крихітному обсязі - близько 1 мікрометра - і поширювалося в напрямку лазерних імпульсів з енергією від 10 до 100 кілоелектронвольт.
На думку дослідників, нове джерело рентгенівського випромінювання в тисячу разів яскравіше, ніж колишні аналоги, що працюють за таким же принципом.
Вчені оцінили якість рентгенівського випромінювання, отримавши зображення деяких мікроскопічних об'єктів. Виявилося, що імпульси мають великий ступінь просторової когерентності, що дозволяє використовувати їх для вивчення структурних властивостей матеріалів у наномірі. Крім того, тривалість імпульсів становить кілька фемтосекунд, а це означає, що їх можна застосовувати для вивчення атомних і молекулярних взаємодій, які тривають дуже короткий час.
З часом такі системи зможуть значною мірою збільшити дозвіл медичних приладів для рентгенографії. Однак для практичного застосування методу у нього є істотний недолік: для його роботи потрібен надзвичайно потужний і досить великий лазер. Хоча розміри американського лазера «Геркулес» значно менші за розміри прискорювача, він займає кілька кімнат в Університеті Мічигану. Але лазерні технології розвиваються настільки швидко, що в майбутнє можна дивитися з оптимізмом.
На знімку: лазер «» Геркулес «» в роботі.