Utilizando un enorme láser de rayos X, una de las dos máquinas de este tipo en la Tierra, el físico de la Universidad de Nebraska-Lincoln, Matthias Fuchs, y científicos de todo el mundo superaron las formidables probabilidades de observar una de las interacciones más fundamentales entre los rayos Xy materia
Los hallazgos pueden ayudar a futuros estudios y pueden conducir a nuevas formas novedosas de diagnosticar la materia en el futuro.
Fuchs y sus colegas indujeron a dos fotones de rayos X a colisionar simultáneamente con un solo átomo, lo que los convierte en un solo fotón de rayos X de mayor energía. Es un fenómeno que no ocurre en circunstancias normales, y los resultados deel primer experimento fue publicado en la revista Física de la naturaleza .
Fuchs, profesor asistente de física y astronomía, es el autor principal del artículo. Otros involucrados son del Centro Acelerador Lineal de Stanford, la Universidad de Stanford y la Universidad de Bar-Ilan en Israel.
"El experimento fue la primera investigación de este tipo, lo que significa que estábamos entrando en lo que llamarías 'Neuland' alemán para territorio desconocido", dijo Fuchs.
Los científicos observaron por primera vez un proceso similar que involucra luz visible de alta intensidad en la década de 1960, lo que resultó en una tecnología utilizada en la mayoría de los laboratorios láser e incluso con muchos punteros láser disponibles para los consumidores. Sin embargo, hasta hace poco no había sido posible observar tales interaccionesen longitudes de onda de rayos X porque no había una fuente de rayos X que pudiera producir rayos X de intensidad suficiente.
Debido a que tienen una longitud de onda pequeña que permite a los científicos resolver la materia hasta el tamaño de sus átomos constituyentes, los rayos X se usan de manera rutinaria para observar "profundamente" la materia, dijo Fuchs. La estructura de doble hélice del ADN erauno de los descubrimientos más famosos con rayos X. El campo de los rayos X ha generado al menos 15 premios Nobel y hasta 28, si se cuentan los descubrimientos que indirectamente usan rayos X.
Fuchs y otros miembros del equipo utilizaron una nueva fuente de rayos X, un láser de rayos X de electrones libres en el Laboratorio Nacional del Acelerador en California, para realizar experimentos. Mide más de un kilómetro de longitud, la única otra máquina como estaestá en Japón
Enfocando la salida total de la máquina en un punto de solo 100 nanómetros de tamaño, el equipo generó un haz de rayos X con una intensidad equivalente a toda la radiación del sol que golpea la superficie de la Tierra pero se concentró en un área con el diámetro de un humanocabello.
"Necesitábamos intensidades tan extremas para mejorar las posibilidades de que los dos fotones se encontraran exactamente en el lugar correcto y en el momento correcto en uno de los muchos átomos que estaban iluminados", dijo Fuchs. "Aun así, la probabilidadque esta interacción no lineal ocurre en cualquier átomo dado es menor que ganar la lotería "
Sin embargo, los científicos encontraron algunos resultados inesperados. La energía de los fotones convertidos fue mucho más baja de lo esperado, lo que indica que la física de la interacción puede ser más rica e interesante de lo previsto.
Un científico que revisó anónimamente la investigación dijo que cuando el fenómeno se entienda mejor, pasará a formar parte de los libros de texto sobre física de rayos X y óptica no lineal.
"Este experimento recién comienza", dijo Fuchs. "Si nuestra nueva comprensión de este proceso fundamental puede ser confirmada por futuros experimentos, puede tener un impacto significativo en futuros experimentos que se realizan con altas intensidades de rayos X y puede conducir anuevos métodos de diagnóstico de la materia "
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Materiales proporcionados por Universidad de Nebraska-Lincoln . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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