Створено прототип настільного рентгенівського лазера

Міжнародний колектив фізиків розробив настільний рентгенівський лазер, який можна застосовувати для біологічних, фізичних та інших наукових досліджень, сказано у статті, опублікованій у журналі Science.

Вважається, що широке поширення рентгенівських лазерів в наукових лабораторіях спричинить за собою мікро-революцію у фізиці та біології. Рентгенівські лазери дозволяють одержувати зображення речовин з атомною роздільною здатністю і спостерігати за багатьма фізичними процесами зсередини.

На сьогоднішній день основними перешкодами для повсюдного застосування даних випромінювачів виступають їхні ціна і габарити - розміри типової лазерної установки наближаються до площі невеликого футбольного поля.

Група фізиків під керівництвом Теніо Попмінтчева (Tenio Popmintchev) з університету штату Колорадо в місті Боулдер (США) розробила компактний рентгенівський лазер, що вміщається на письмовому столі, навчившись перетворювати інфрачервоне випромінювання на рентгенівські лазерні імпульси.

Попмінтчев та його колеги скористалися тим, що атоми благородних газів - аргону і неону - можна накачати енергією таким чином, що через деякий час вони почнуть синхронно випромінювати фотони у всіх діапазонах електромагнітного випромінювання. Це випромінювання буде відносно неоднорідним - у ньому будуть присутні безліч піків і провалів.

Значна частина таких піків припаде на ультрафіолетову і рентгенівську частину спектра, що дозволяє використовувати цей ефект для створення рентгенівського лазера. Однак для цього потрібен спеціальний механізм накачування, що дозволяє отримати піки максимальної висоти і сили саме в рентгенівської частині випромінювання.

Фізики вирішили це завдання за допомогою спеціального алгоритму, який змінював довжину хвилі цього лазера під час накачування.

"Ми ніколи б не виявили цього, якби ми не замислилися про те, що ж відбувається під час генерації високих гармонік, коли ми змінюємо довжину хвилі лазера, який накачує генератор. Завдяки цьому ми змогли перейти від інфрачервоного до рентгенівського випромінювання, отримавши лазерні імпульси з довжиною хвилі 0,775 нанометрів (мільярдних часток метра)", - пояснив інший учасник групи Маргарет Мурнейн (Margaret Murnane) з університету штату Колорадо у місті Боулдер.

Вчені перевірили свою методику - вони зібрали експериментальний прототип рентгенівського лазера і перевірили його в роботі. Експеримент завершився вдало - на знімках фізики побачили яскраву лазерну точку.

Як вважають фізики, подібні лазери можна використовувати для медичних і наукових цілей - вивчення структури молекул, спостереження за клітинними процесами та іншими таємницями мікросвіту.