Při vysokých intenzitách je hliník v měkkém rentgenovém oboru transparentní

J. Chalupský, L. Juha, V. Hájková, T. Burian a J. Cihelka z Oddělení radiační a chemické fyziky FZÚ AV ČR a M. Kozlová z Oddělení ultraintenzivních laserů FZÚ AV ČR provedli spolu se zahraničními kolegy v rámci rozsáhlé mezinárodní spolupráce vedené skupinou z Clarendon Laboratory (Oxford) na laseru s volnými elektrony FLASH (HASYLAB/DESY) v Hamburku experimenty prokazující existenci samoindukované transparence hliníku v měkkém rentgenovém spektrálním oboru při velmi vysokých intenzitách záření:

B. Nagler, U. Zastrau, R. Fäustlin, S. M. Vinko, T. Whitcher, A. J. Nelson, R. Sobierajski, J. Krzywinski, J. Chalupsky, E. Abreu, S. Bajt, T. Bornath, T. Burian, H. Chapman, J. Cihelka, T. Döppner, S. Düsterer, T. Dzelzainis, M. Fajardo, E. Förster, C. Fortmann, E. J. Galtier, S. H. Glenzer, S. Göde, G. Gregori, V. Hajkova, P. Heimann, L. Juha, M. Jurek, F. Y. Khattak, A. R. Khorsand, D. Klinger, M. Kozlova, T. Laarmann, H. J. Lee, R. Lee, K.-H. Meiwes-Broer, P. Mercere, W. J. Murphy, A. Przystawik, R. Redmer, H. Reinholz, D. Riley, G. Röpke, F. Rosmej, K. Saksl, R. Schott, R. Thiele, J. Tiggesbäumker, S. Toleikis, T. Tschentscher, I. Uschmann, H. J. Vollmer, J. Wark: Turning solid aluminium transparent by intense soft X-ray photo-ionization, Nature Physics 5, 693-696 (2009).

Kromě podílu na vlastní realizaci experimentu spočívá specifický přínos spoluautorů z FZÚ především v uplatnění originální metody stanovení parametrů pole záření při interakci z „otisku“ svazku ve vhodném materiálu analyzovaného mikroskopem atomárních sil a Nomarského optickou mikroskopií [1]. Experiment ukázal výrazný nárůst transmitance hliníkové fólie pro záření při vysokých intenzitách v měkkém rentgenovém oboru spektra. Na povrch tenké hliníkové fólie byly soustředěny do ohniskové skvrnky o průměru jen několika set nanometrů (podrobnosti o dosažení a charakterizaci mikrofokusu viz [2]) ultrakrátké (desítky femtosekund) impulzy rentgenového laseru. Laser je naladěn na vlnovou délku, při níž vyrazí elektron přednostně z L slupky hliníku. Intenzita záření je ve fokusu svazku tak vysoká (> 10¹⁶ W/cm²), že část fotonů v pulzu stačí fotoionizovat všechny atomy na dráze svazku v látce a další pak proletí vzorkem bez další interakce. Počet fotonů prošlých fólií strmě roste s intenzitou záření a vzorek se tak stane průhledným v měkkém rentgenovém oboru. Dopad objevu lze očekávat v planetologii a astrofyzice, při výzkumu a vývoji možností realizace inerciální termojaderné fúze a v dalších vědeckých a technických oborech vyžadujících simulaci prostředí o velmi vysoké hustotě energie v laboratorních podmínkách.

Vybrané související publikace:
[1] J. Chalupský et al.: Characteristics of focused soft X-ray free-electron laser beam determined by ablation of organic molecular solids, Opt. Express 15, 6036 (2007).
[2] A. J. Nelson et al.: Soft x-ray free electron laser microfocus for exploring matter under extreme conditions, Opt. Express 17, 18271 (2009).