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原子唱起“空城计”科学家利用最强X光将电子从

  原子唱起“空城计”科学家们使用来自原子的最强的X射线电子逐一剥离

  技术日报\\ \\ u0026 \\ u0026 \\ u0026 \\ u0026 2010年7月3日\\ u0026 \\ u0026 \\ u0026 \\ u0026 \\ u0026国家加速器实验室。图较低
:电子示意图剥离(图供应SLAC)。原子电子一定很孤单。根据英国“自然”杂志7月2日在北京发表的报告,美国SLAC国家加速器实验室迄今为止已经是世界上最强大的X射线激光 - 直线加速器相干光源(LCLS )在6月30日发布了它的第一个实验:在原子样品上操作单个电子的强大而独特的能力,从内向外以电子方式剥离电子所谓的“空心原子”。结果得到了科学界的极大赞赏这要归功于X射线的惊人强度和可操作性;直到实验成功之后,包括研究人员自己,X射线才有可能达到如此精确的水平。
第一个硬X射线激光
SLAC国家加速器实验室隶属于美国能源部,40多年来致力于探索自然界的基本规律,揭示了物理实验方法自然的许多秘密。
2009年4月,LCLS(LCLS)成功诞生。这台130米长的巨型激光器由实验室内长达3公里的线性粒子加速器提供动力,每次打开灯具大约需要两个小时。花了三年时间完成的设备从规划到准备完成了近10年。在出生时,研究人员首次使用高功率X射线激光器发射线性连续光线,这种光线已经比其他任何人造光源都高。测试光的波长为0.15nm),是人类创造的最短波长,同时是光的最大能量。 LCLS在未来一年没有发表科学研究,但它一直被认为是激光领域的“质的飞跃”或“标志性的杰作”。因为它与以前所有的激光器完全不同:世界上最早提出的第四代光源之一,也是世界上第一个发射硬X射线的自由电子激光器。所谓的硬X射线,通常定义为高能量,非常短波长的X射线。原则上,LCLS首次结合了原子尺度的空间和时间分辨率,以相干量子波形式输出X射线,这是研究人员从传统激光器发展而来的一种新型光源;说起来,LCLS的亮度比以往任何时候都要亮10亿倍,产生的脉冲瞬态到百万分之二。为了满足各种应用需求,LCLS输出可以在原子,分子和光学领域的不同器件之间切换。科学家们已经设想,LCLS的微调脉冲有助于对齐许多材料的内部原子结构。 X射线超级“空心原子”_百度百科到百科首页X射线超级“空心原子”原子壳结构简化模型的电子原子排列,固体部分带正电荷的原子通常集中在一个小核,带负电荷的电子在核外分布。内层空的原子(也称为空原子),是指电子被完全剥离的原子。几十年来,科学家们一直想用X射线来检测材料的原子尺度结构,或者剔除内部电子中的一些原子,看看城市中的原子是如何变空的。 LCLS无疑提供了这个机会。当前的LCLS输出波长在0.15纳米和1.5纳米之间可调,输出脉冲宽度高达80飞秒(fs),每脉冲10万亿个X射线光子作为LCLS输出完成第一批实验结果,“空心原子”为产生的。研究人员选择的实验对象是一个自由的氖原子。在X射线脉冲期间,这些原子反过来将其全部10个电子排出,产生完全移位的氖原子,即X射线透明的“无效城市”原子。 LCLS的脉冲足够简短地捕获化学反应的一系列“冻结”快照,并对电子从原子脱离,观察化学反应和冲击波来确定物质质量的过程进行描绘。最基本的交互机制美国能源部科学办公室主任威廉·布林克曼(William Brinkman)表示,直到最近才有人认为自由放射性核素(XRF)电子激光器可以达到这样的准确度,使实验更加不寻常。 LCLS项目负责人Joachim Stoll回顾展表示:“10年前我们第一次构思LCLS实验时,我们认为这种激光器可能足以产生空心原子,但这只是一个梦想。梦想成真“。尽管”没有军队“像原子一样相当贫穷,但是以成果为基础的科学家将会进行探索原子结构和原子动力学的新方法,接下来要测试的主题是原子集群,纳米晶蛋白甚至一些病毒,预计结果将在未来几个月内公布。
 

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