Ещё

Российские физики выяснили, как создать мощнейшие рентгеновские лазеры 

Фото: Randy Montoya
Ученые из "Сколтеха" и зарубежных институтов выяснили, как можно сделать рентгеновские лазеры еще более мощными, разработав новую методику "накачки" подобных излучателей. Инструкции по сборке этих устройств были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
"На мой взгляд, красота нашей работы — в ее простоте. Если честно, мы были очень удивлены насколько все просто и гладко получается, пришлось перепроверять несколько раз — мы сами себе не верили", — рассказывает Сергей Рыкованов, профессор Сколковского института науки и технологий.
Рентгеновские лазеры и гамма-излучатели сегодня широко и очень активно используются учеными для получения "атомных" фотографий различных биомолекул, микробов и тканей тела, а также для изучения структуры новых перспективных неорганических материалов.
Несмотря на их высокую полезность, постройка подобных излучателей — крайне дорогое и сложное занятие. Как правило, для их работы необходим или ускоритель частиц, разгоняющий электроны и заставляющий их испускать частицы света, резко тормозя их, или же особая плазменная среда, способная вырабатывать пучки фотонов высокой энергии без применения зеркал.
Проблема, как объясняют Рыкованов и его коллеги, заключается в том, что свет, вырабатываемый подобными машинами, обладает столь высокой энергией, что он начинает "давить" на электроны, которые взаимодействуют с источником энергии и вырабатывают рентгеновские фотоны. В результате этого электроны замедляются, что снижает "кучность" вырабатываемого излучения и его мощность.
Ученые давно пытаются бороться с этим эффектом, используя один из феноменов, хорошо знакомый представителям совсем другой науки — астрономии. Дело в том, что в космосе существует гораздо более мощные природные "лазеры", вырабатывающие не только рентгеновское, но и гамма-излучение сверхвысокой энергии.
Подобные "излучатели" представляют собой облака из разогретого газа, окружающие сверхмассивные черные дыры в центрах Галактик. Они поглощают относительно мягкие формы излучения, вырабатываемые "бубликом" материи на орбите этих объектов, и преобразуют его в рентгеновские и гамма-фотоны.
Это происходит благодаря эффекту, открытому еще в 1920 годах известным американским физиком Артуром Комптоном. Он заметил, что фотоны могут особым образом "отражаться" от электронов, с которыми они сталкиваются, теряя энергию или "накачиваясь" ей на определенную величину, которую ученые сейчас называют "комптоновским сдвигом".
Строгий характер таких переходов, как отмечают Рыкованов и его коллеги, позволяет вырабатывать очень "узкие" и "кучные" пучки рентгеновского лазерного и