Ученые испытали "атомарный" рентгеновский лазер [ Редагувати ]

Группа физиков из США опубликовала результаты испытаний "атомарного" рентгеновского лазера с высокой стабильностью длины волны излучения. 

Экспериментальная схема, реализованная американцам, довольно проста и была предложена более 40 лет назад. Одним из двух основных её элементов становится устройство накачки — мощнейший рентгеновский лазер Linac Coherent Light Source (LCLS), о котором мы сегодня уже вспоминали. LCLS, классифицируемый как лазер на свободных электронах, может выдавать импульсы излучения огромной интенсивности длительностью в несколько десятков фемтосекунд.

Такие импульсы, сведённые в пятно радиусом 1–2 мкм, направлялись на второй элемент системы — газовую ячейку, заполненную неоном под давлением в 500 торр. Рентгеновский луч, как и следовало ожидать, проделывал узкий ионизированный канал в газовой среде, выбивая электроны с внутренних оболочек атомов. Образовавшиеся вакансии заполняли электроны с внешних оболочек, что сопровождалось испусканием рентгеновских фотонов, которые, в свою очередь, могли инициировать аналогичные переходы в соседних атомах. Действие этого механизма "самоусиления" превращало газовую ячейку в источник фемтосекундных импульсов лазерного рентгеновского излучения.

Новый лазер работал на совсем небольшой длине волны в 1,46 нм, соответствующей рекордной для подобных опытных схем энергии в 849 эВ. Кое в чём он превосходит и LCLS: если у последнего энергия излучения (при номинальной величине в ~1 кэВ) может сдвигаться на ±7 эВ, то энергетическая ширина импульса "атомарного" источника составила лишь 0,25 эВ.

Поскольку LCLS и "атомарный" лазер чётко синхронизируются друг с другом, но работают на разных длинах волн, их можно использовать в связке для наблюдения за какими-то быстропротекающими процессами — скажем, химическими реакциями. Первый импульс в этом случае будет запускать процесс, а второй, приходящий через заданное время, — фиксировать результаты.