Nacházíte se

Domů

Extrémni stavy hmoty: vznik velmi horkého plazma o hustotě pevné látky pomocí rentgenového laseru na volných elektronech

S. M. Vinko1, O. Ciricosta1, B.-I. Cho2, K. Engelhorn2, H.-K. Chung3, C. R. D. Brown4, T. Burian5, J. Chalupský5, R. Falcone2, C. Graves6, V. Hájková5, A. Higginbotham1, L. Juha5, J. Krzywinski6, H.J. Lee6, M. Messerschmidt6, C. Murphy1, Y. Ping7, A. Scherz6, W. Schlotter6, S.Toleikis8, J.J. Turner6, L. Vyšín5, T. Wang6, B. Wu6, U. Zastrau9, D. Zhu6, R. W. Lee6, P.A. Heimann2, B. Nagler,6, J. S. Wark1
Nature 482 (2012) 59, doi: 10.1038/nature10746

Mezinárodní tým vedený mladým oxfordským fyzikem Samem Vinkem dosáhl pomocí mikrofokusovaného svazku rentgenového laseru s volnými elektrony LCLS (Linac Coherent Light Source, Menlo Park, Kalifornie) objemovým izochorickým ohřevem hliníku unikátního extrémního stavu hmoty významného především pro astrofyziku a inerciální termojadernou syntézu. Účinkem velmi intenzívního rentgenového záření vzniklo rovnoměrně prohřáté plazma o teplotě až dvou milionů stupňů Kelvina a hustotě pevné látky. Bylo zjištěno, že ve vývoji a chování tohoto plazmatu hrají překvapivě významnou roli elektron-iontové srážky. Spoluautory článku jsou i pracovníci Fyzikálního ústavu, kteří svými původními metodami provedli přesnou analýzu příčného rozdělení intenzity záření ve fokusovaném svazku z jeho ablačních otisků do vhodného materiálu. Pro daný účel byl vybrán monokrystalický wolframan olovnatý (PbWO4) absorbující dostatečně silně záření rentgenového laseru a vykazující i příhodné ablační charakteristiky. Tento materiál byl ve Fyzikálním ústavu již delší dobu systematicky připravován, což umožnilo i jeho efektivní využití pro rentgenovou ablaci.

Nomarského mikroskopem pořízený snímek ablačních otisků (imprintů) fokusovaného svazku rentgenového laseru s volnými elektrony LCLS do monokrystalického vzorku PbWO4. Vložena je závislost poměru prahové a aktuální špičkové fluence f = Eth/Epulse na ploše poškozené oblasti povrchu PbWO4, která slouží ke stanovení efektivní plochy svazku fokusovaného na povrch terče a dalších interakčních parametrů.

1Department of Physics, Clarendon Laboratory,University of Oxford, Parks Road, Oxford OX1 3PU, UK
2Lawrence Berkeley National Laboratory,1 Cyclotron Road, CA 94720, USA
3Atomic and Molecular Data Unit, Nuclear Data Section, IAEA, P.O. Box 100, A-1400, Vienna, Austria
4Plasma Physics Department, AWE Aldermaston, Reading, UK
5Institute of Physics ASCR, Na Slovance 2, 18221 Prague 8, Czech Republic
6SLAC National Accelerator Laboratory,2575 Sand Hill Road, Menlo Park, CA 94025, USA
7Lawrence Livermore National Laboratory,7000 East Avenue, Livermore, CA 94550, USA
8Deutsches-Elektronensynchrotron DESY, Notkestrasse 85, 22603 Hamburg, Germany
9IOQ, Friedrich-Schiller-University, Jena,Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena, Germany