国际研究团队通过XFEL观测到等离子的诞生瞬间

新技术 2018年08月17日
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日本东北大学、京都大学、德国海德堡大学、广岛大学及理化学研究所等组成的联合研发小组,利用X射线自由电子激光(XFEL)设施SACLA发出的超强X射线,成功捕捉到了从物质中诞生等离子的瞬间。

XFEL是超高强度X射线源,能生成照射时间仅10飞秒(1飞秒为1秒的一千万亿分之一,即1e−15秒)的极短脉冲。利用XFEL可以观察到以前无法观察的超高速及超微细现象。目前在生命科学、纳米技术、材料领域等广大科学技术领域,都有望利用XFEL展开研究。向物质照射XFEL,无论是什么类型的物质,都能生成等离子。要想有效利用XFEL,必须了解等离子的生成机制及其时间尺度。

此次研究着眼于等离子诞生的瞬间,研发小组成功观测到在照射XFEL后、仅数百飞秒的短时间内发生的等离子的生成过程。另外,还通过理论计算再现了观测结果,发现在等离子生成的最初阶段,激发原子在能量和电荷的迁移中发挥了重要作用。

本次研究获得了超高强度X射线与物质之间的相互作用引发的超高速现象相关的新知识,这对XFEL今后的应用研究是非常重要的。

相关论文已发表在2018年8月2日发行的美国科学杂志《Physical Review X》上。

通过XFEL观测到等离子的诞生瞬间纳米等离子的诞生机制

图1:纳米等离子的诞生机制。

文 客观日本编辑部

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