Ocenění časově rozlišeného studia přenosu záření v hustém hliníkovém plazmatu

Ve dnech 27.-31. května 2018 se v nádherné krajině podhůří Nízkých Tater - v Liptovském Jánu na Slovensku - konala v pořadí již pátá SFEL 2018 – School of XFEL and Synchrotron Radiation Users organizovaná Univerzitou Pavla Jozefa Šafárika (Košice) ve spolupráci s European XFEL (Schenefeld, SRN) a dalšími institucemi. V jejím rámci se konala soutěž mladých vědců o nejlepší prezentaci. V silné konkurenci výzkumů provedených na ESRF, Diamond, PETRA, FLASH a dalších velkých zařízeních produkujících intenzívní rentgenové záření se prosadil a první cenu získal RNDr. Vojtěch Vozda - doktorand Fyzikálního ústavu MFF UK v Praze a pracovník Oddělení radiační a chemické fyziky Fyzikálního ústavu AV ČR, v. v. i., - za úspěšné studium průběhu absorpce měkkého rentgenového (SXR - soft x-ray) záření v hliníkové husté prohřáté hmotě (WDM - warm dense matter) realizované po experimentální stránce na zařízení FLASH (Free Electron LASer in Hamburg) a vyhodnocené v průběhu tříměsíční stáže doktoranda na Katedře fyziky Oxfordské univerzity. Práci doktoranda řídili: Jaromír Chalupský (FZÚ AV ČR), Jan Kunc (MFF UK) a Sam M. Vinko (University of Oxford).

Inverzní brzdná absorpce (inverse bremsstrahlung) na kvazivolných elektronech (free-free transition) je v hliníku hlavním absorpčním mechanismem těch fotonů, jejichž energie se nachází mezi plazmovou frekvencí (15 eV) a L-hranou (73 eV). Ačkoli se studiem vlastností pevných látek vystavených působení laserového SXR záření zabývalo již několik publikací, velmi rychlé procesy následující po izochorickém zahřátí pomocí velmi krátkých intenzivních SXR impulzů zůstávají stále z větší části neobjasněné. Proto byl před lety naplánován první experiment na měření absorpce na kvazivolných elektronech v hliníkové WDM využívající metody čerpání a sondování děleným svazkem SXR laseru na volných elektronech. Při zahřívání tenkých hliníkových folií pomocí fokusovaného svazku SXR laserového záření o vlnové délce 32 nm na elektronové teploty dosahující až 20 eV pozorujeme na femtosekundové časové škále výrazný nárůst absorpce sondujícího SXR impulzu. Tento nárůst je dobře patrný se vzrůstající hustotou energie až nad 10¹¹ J/m3. Teoretické simulace z prvních principů jsou v rámci experimentální chyby ve velmi dobré shodě s naměřenými daty.

Výzkum přenosu záření velmi hustým plazmatem je významný především pro astrofyziku, planetologii a inerciální termojadernou fúzi.

Schéma experimentu: Energie dopadajícího SXR FEL svazku je nejprve změřena v plynovém detektoru (GMD), jímž většina záření prochází. Pomocí autokorelátoru je pak svazek rozdělen na čerpací a sondovací, přičemž je zde nastaveno také jejich vzájemné zpoždění. Dva paralelní svazky rozdělené jak v čase, tak i prostoru jsou dále fokusovány mimoosým parabolickým zrcadlem s multivrstvým reflexním pokrytím na terč reprezentovaný tenkou hliníkovou fólií, za níž je umístěna rentgenová CCD kamera zaznamenávající prošlé SXR FEL záření.

chalfzu [dot] cz