Jak moc je husté hořčíkové plazma „průhledné“ v měkké rentgenové oblasti ?

Na prohřátou hustou látku (WDM) narazíme ve hvězdách či při inerciální fúzi a jedná se o stav hmoty na pomezí fyziky plazmatu a fyziky pevných látek, kde podstatnou roli hrají kolektivní procesy charakteristické pro silně vázané systémy. Měření optických vlastností patří k základním nástrojům umožňujícím pochopit složité procesy odehrávající se v hustém plazmatu. Tyto experimenty je však téměř nemožné provádět pomocí konvenčních laserů. Zásadní změna přišla až s nástupem laserů rentgenových, především pak laserů na volných elektronech, které jsou schopny homogenně prohřát studovaný materiál, a to v celém objemu. Naše společná práce pojednává o měření emisivity a opacity v prohřátém hustém hořčíkovém plazmatu, které bylo ohříváno fokusovaným svazkem rentgenového laseru s volnými elektrony LCLS (Linac Coherent Light Source) v USA. Princip experimentu tkví v tom, že impulzní K-alfa záření přirozeně vznikající v plazmatu toto plazma „prosvítí“ a z emisních spekter lze odvodit emisivitu a opacitu (neprůhlednost) pro různé nábojové stavy iontů hořčíku. Naměřená spektra a provedené simulace představují první výsledky tohoto druhu, jichž bylo možno dosáhnout právě s využitím laserů na volných elektronech a které nám umožnily nahlédnout do podivuhodného světa krátkovlnných optických vlastností silně vázaného hořčíkového plazmatu.

Emisní spektra silně vázaného hořčíkového plazmatu.

Naměřená emisní spektra silně vázaného hořčíkového plazmatu pro různé tloušťky hořčíkových fólií, které byly v experimentu použity. Pokles intenzity spektrálních čar pro větší tloušťky fólií dokladuje vliv rostoucí opacity v místě maxim čar, avšak minimální vliv opacity v místě minim (oblasti mezi čarami).

¹Department of Physics, Clarendon Laboratory, University of Oxford, Parks Road, Oxford OX1 3PU, United Kingdom
²Atomic and Molecular Data Unit, Nuclear Data Section, IAEA, P.O. Box 100, A-1400 Vienna, Austria
³SLAC National Accelerator Laboratory, 2575 Sand Hill Road, Menlo Park, California 94025, USA
⁴Institute of Physics ASCR, Na Slovance 2, 18221 Prague 8, Czech Republic
⁵European XFEL GmbH, Holzkoppel 4, 22869 Schenefeld, Germany
⁶Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA