در اولین آزمایش برای بهره گیری از یک فناوری جدید برای تولید پالس های لیزر پرتو ایکس ، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دانشمندان آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC و دانشگاه استنفورد نشان دادند که می توانند از طریق یک فرآیند خاص در مولکول ها با استفاده از اشعه X ، امواج الکترونیکی ایجاد کنند که این فرآیند “پراکندگی رامان تکانشی” نامیده می شود.
بهره برداری از این فعل و انفعالات منحصر به فرد به دانشمندان این امکان را می دهد که چگونگی وجود الکترون های اطراف مولکول ها با سرعت و انرژی زیاد را بررسی کنند. محققان نتایج خود را در Physical Review Letters توصیف کردند.
به طور معمول ، هنگامی که پالس های اشعه X با ماده برخورد می کند، اشعه X باعث می شود که درونی ترین الکترون در لایه هسته مولکول ها به سمت لایه هایی با انرژی های بالاتر بروند. در اکثر آزمایشات پرتو ایکس ، این داستان به این ترتیب پایان می یابد که الکترون های برانگیخته با انتقال انرژی خود به یک الکترون مجاور، سریعاً به مکان مناسب خود باز می گردند و آن الکترون را از اتم بیرون می اندازند و یک یون باردار تولید می کنند.
با این حال ، با یک پالس اشعه X می توان اتم را مجبور به واکنشی متفاوت کرد و راه های جدیدی را برای اندازه گیری و کنترل ماده بوجود آورد. اشعه ایکس می تواند الکترون نزدیک به هسته را تحریک کند و سپس یک الکترون در لایه بالاتر را مجبور کند تا شکاف را پر کند. این کار اجازه می دهد تا مولکول وارد حالت برانگیخته شود و در عین حال اتم های خود را در حالت خنثی نگه دارد. از آنجا که این فرآیند به الکترونهای سطح هسته متکی است، تشخیص دقیق منشا و ردیابی تکامل آن بسیار آسان است.
جیمز کریان ، نویسنده و دانشمند SLAC ، می گوید که اگر الکترونهای این مولکول را یک دریاچه تشبیه کنیم، فعل و انفعال پراکندگی رامان مانند برداشتن سنگ و انداختن آن در آب است. به روشی مشابه، تحریکات اشعه X “امواج بار” ایجاد می کند که در سراسر مولکول موج می زند. آنها روشی کاملاً جدید برای اندازه گیری پاسخ یک مولکول به نور را در اختیار محققان قرار می دهند.
از پالس های نور مرئی نیز می توان برای ایجاد مولکول های حالت برانگیخته استفاده کرد ، اما این پالس ها بیشتر شبیه یک زلزله کوچک هستند که تمام سطح آب را مواج می کند. تحریک اشعه ایکس رامان، اطلاعات بیشتری را در مورد خصوصیات مولکول برای تولید و مشاهده الگوهای مختلف امواج می دهد.
این آزمایش به دلیل پیشرفتهای اخیر در تولید پالسهای لیزر الکترون آزاد با اشعه 10 تا 100 برابر کوتاهتر از قبل به موفقیت انجامید. پروژه پالس Attosecond تقویت شده با لیزر اشعه ایکس (XLEAP) ، روشی را برای تولید پالس های شدید ارائه داد که طول آنها فقط 280 میلیاردم ثانیه است.
این پالس ها برای موفقیت آزمایش امواج الکترونیکی بسیار مهم بودند و به دانشمندان این امکان را می دهد که در آینده واکنش های شیمیایی و فرآیندهای منسجم کوانتومی را مورد بررسی قرار دهند.
منبع: phys
