Forscher vom SLAC National Accelerator Laboratory des US Energieministeriums (Department of Energy, DOE) haben den stärksten Röntgenlaser der Welt verwendet, um erstmals eine zwei Millionen Grad heiße Materieprobe in kontrollierter Weise zu erzeugen und zu untersuchen. Diese Leistung wurde am 25. Januar 2012 im Journal Nature beschrieben und bringt Wissenschaftler einen entscheidenden Schritt vorwärts beim Verständnis der extremsten Materie, die sich in den Herzen von Sternen und Riesenplaneten befindet. Sie könnte Experimenten von Nutzen sein, die darauf abzielen, den nuklearen Fusionsprozess nachzubilden, der die Sonne antreibt.
Die Experimente wurden mit der Linac Coherent Light Source (LCLS) am SLAC durchgeführt, dessen schnelle Laserimpulse eine Milliarde heller sind als die Impulse jeder anderen Röntgenquelle vor ihr. Wissenschaftler benutzten diese Pulse, um ein winziges Stück Aluminiumfolie blitzartig zu erhitzen und Etwas zu erzeugen, was als „heiße, dichte Materie“ bekannt ist. Danach wurde die Temperatur dieses festen Plasmas gemessen – rund zwei Millionen Grad Celsius. Der ganze Prozess dauerte weniger als eine Billionstel Sekunde.
„Der LCLS-Röntgenlaser ist eine wahrhaft bemerkenswerte Maschine“, sagte Sam Vinko, ein Postdoktorand der Oxford University und leitender Autor der Studie. „Die Erzeugung von extrem heißer, dichter Materie ist von wissenschaftlicher Bedeutung, wenn wir die Bedingungen im Inneren von Sternen und in den Zentren von Riesenplaneten innerhalb unseres Sonnensystems und darüber hinaus letztendlich verstehen wollen.“
Wissenschaftler seien seit langer Zeit in der Lage, Plasma aus Gasen zu erzeugen und es mit konventionellen Lasern zu studieren, sagte Co-Autor Bob Nagler vom SLAC, ein Forscher des LCLS-Instruments. Aber es standen keine Werkzeuge zur Verfügung, um dasselbe mit festen Dichten zu tun, die von gewöhnlichen Laserstrahlen nicht durchdrungen werden können.
„Der LCLS-Laser ist mit seinen ultrakurzen Röntgenwellenlängen der erste, der einen dichten Festkörper durchdringen und eine gleichförmige Stelle aus Plasma erzeugen kann – in diesem Fall einen Würfel mit einer Kantenlänge von einem tausendstel Zentimeter – und ihn zur selben Zeit untersuchen kann“, sagte Nagler.
Die resultierenden Messungen, werden Theorien und Computersimulationen ergänzen, die beschreiben, wie sich heiße, dichte Materie verhält. Das könnte Wissenschaftlern helfen, den nuklearen Fusionsprozess zu analysieren und nachzubilden, der die Sonne antreibt.
„Diese 60 Stunden, als wir den LCLS-Laser erstmals auf einen Festkörper richteten, waren die aufregendsten 60 Stunden in meiner gesamten wissenschaftlichen Laufbahn“, sagte Justin Wark, Leiter des Oxford-Gruppe. „Aus meiner Sicht revolutioniert der LCLS-Laser das Gebiet.“
Quelle: https://news.slac.stanford.edu/press-release/world%E2%80%99s-most-powerful-x-ray-laser-creates-2-million-degree-matter
(THK)
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