Röntgenstrahlen mit Leuchte Zu Steuern ist ein Schritt In Richtung zur Steuerung, Wie Stoff sich Benimmt

Published on March 23, 2010 at 7:45 PM

Wie das Spielen eines Spiels des Schere-Papierfelsens, hat ein Team von den Wissenschaftlern, die von geführt werden Handschuhmacher Thornton E. (Ernie) der Fortgeschrittenen Lichtquelle Berkeley- (ALS)Labors, Linda-Junge von Argonne-Nationalem Laboratorium und Ali Belkacem die Chemischen Wissenschafts-der Abteilung Berkeley-Labors Laserlicht verwendet, um Röntgenstrahlträger zu steuern - indem sie zuerst den materiellen Medium änderten, durch den die Röntgenstrahlen passieren.

Röntgenstrahlen mit ultrashort Scheiben der Leuchte Zu Steuern ist ein Schritt in Richtung zur Steuerung, wie Stoff sich benimmt und formt Röntgenstrahlen mit anderen Röntgenstrahlen, und die chemischen Reaktionen der Pfade schließlich verweisen kann nehmen. Arbeitend am Hoch entwickelten beamline 6.0.2 die Femtosekunde der Lichtquelle, zeigt ein Team von Wissenschaftlern, wie es getan werden kann. Während eine neue Generation von starken Lichtquellen Online kommt, sind möglicherweise intensive Röntgenstrahlträger in der Lage, Stoff direkt zu steuern und einen Träger von Röntgenstrahlen andere steuern zu lassen.

Unter Verwendung des beamline 6.0.2 Spektroskopie Femtosekunde des ALSS (quadrillionth einer Sekunde), sendeten Handschuhmacher und seine Kollegen ultrashort Impulse von Laserlicht- und Hochfrequenzröntgenstrahlen zusammen durch eine Gaszelle, die mit druckbelüftetem Neon gefüllt wurde. Erregt durch die Laser-Impulse, wurde das Gas, das normalerweise Röntgenstrahlen absorbiert, zu den Röntgenstrahlimpulsen während ihrer schnellen Durchführung transparent.

Schroedingers Glühlampe

„Wir wurden durch die interessante neue Wissenschaft angespornt, die in den Quantumsoptikexperimenten demonstriert wurde, die sichtbare Leuchte verwenden, um sichtbare Leuchte zu steuern,“ sagen Handschuhmacher. „Ein großartiges Beispiel verlangsamt Leuchte zu einem nahen Stillstand in einigen Media. Die Fähigkeit zu in Wirklichkeit Bremslicht in einem Medium hat mögliche Anwendungen für das QuantumsInformationsspeicherung und Aufbereiten.“

Handschuhmacher sagt, dass ein anderes Beispiel der optischen Regelung sichtbare Leuchte verwendet, um Transparenz in einem Medium zu verursachen. „Wir begannen mit unserer eigenen Forschung in der Hoffnung, die sie würde führen zu den neuen und interessanten Methoden, Röntgenstrahlen sowie sichtbare Leuchte zu verwenden.“

Das Verhalten der Leuchte in einem Medium wie Luft oder Glas oder Wasser wird durch die Interaktion seines elektromagnetischen Bereichs mit den Elektronen des Mediums bestimmt. In einem Quantum-mechanischen Phänomen, das zusammenhängenden Superposition genannt wird, verbindet ein „Pumpen“ Impuls der Leuchte zwei verschiedene materielle Zustände, damit, wenn ein nachfolgender „Fühler“ Impuls ein Elektron zu irgendeinem der angeregten Zustände auflädt, das Elektron oben in beiden Zuständen gleichzeitig beendet.

Obgleich dieses mit sichtbarer Leuchte getan worden war, hatte niemand erfolgreich einen Fühlerröntgenstrahlimpuls auf diese Weise vor der Arbeit des Handschuhmachers und seiner Kollegen gesteuert. Energiereichere x-Strahlen wirken auf Elektronen in den verschiedenen Atomshells ein und erstellen angeregte Zustände, die tausendmal schneller als die verfallen, die durch sichtbares leicht- den erstellt werden Versuch folglich, unterbrechend, einen zusammenhängenden Superposition zu bilden und mit ihm als Kontrollmechanismus.

„Der Superpositionszustand muss für eine nützliche Zeitspanne dauern,“ Handschuhmacher erklärt. „Aber Röntgenstrahlen wirken stark auf Elektronen des inneren Kernes eines Atoms ein, und Röntgenstrahlerregung von Kernelektronen lässt Löcher, hinter denen durch anderes gefüllt werden, schwächer gebunden Elektrone so schnell, dass der überlagerte Zustand dauert für nur eine Femtosekunde oder so.“

Handschuhmacher sagt, dass ein Anflug an das Lösen dieses Kurzlebenszeit Problems „ist, indem er die Anzahl von Photonen“ erhöht - unter Verwendung der sehr intensiven optischen Impulse stärker zu den Paaren gibt das Material an. Für eine gegebene Laser-Impulsenergie erhöht die Intensität, während die Impulsdauer sich verringert.

Aber, die kombinierte Leichtstoff Anlage zu sehen, muss der Röntgenstrahlimpuls mindestens als kurz sein oder kürzer als der Laser-Impuls, und beide Impulse müssen durch den Medium zusammenrücken. Diese Bedingungen werden getroffen, indem man die synchronisierten Impulse verwendet und ungefähr 200 Femtosekunden, von beiden optische Leuchte und Röntgenstrahlen misst.

Ein ganz spezielles beamline

„Beamline 6.0.2 war das erste und noch einer von nur drei Plätzen in der Welt, in denen diese Experimente erfolgt sein konnten,“ sagt Handschuhmacher. Der intensive Laser des Experimentes pulsiert erstellte kurze zusammenhängende Superpositionszustände im dichten Neongas innerhalb der Zelle, die das druckbelüftete Neon in der Gaszelle transparent zu den x-Strahlen machte.

„Mechanicaly sprechendes Quantum, dort ist Auslöschung zwischen zwei Absorptionsbahnen und dieses verringert die Absorption,“ sagt Handschuhmacher. „Das heißt, macht sie den Medium transparent.“ Zum ersten Mal waren optische Impulse verwendet worden, um zu steuern, wie Röntgenstrahlen auf Stoff einwirken.

Die Experimentatoren setzten schnell dieses ephemere Neonfenster zum praktischen Service, unter Verwendung er, um die Dauer des Femtosekundeschuppe Röntgenstrahlimpulses zur hohen Genauigkeit einfach zu messen, als vor möglich gewesen ist, mit der hinzugefügten Fähigkeit der Formung von x-Strahlnimpulsen auf einer Femtosekundezeitschuppe.

„Unseres Wissens gibt es nicht andere lebensfähige Anflüge zur Formung von Röntgenstrahlimpulsen mit Femtosekundepräzision,“ sagt Handschuhmacher. „, Indem wir eine Methode demonstrierten, Röntgenstrahlen auf dem Femtosekundezeitraum zu formen, haben wir die Klappe „zur Quantumsregelung“ die Experimente - jetzt möglich nur mit der Langwellenlänge geöffnet, die leicht- ist in der Röntgenstrahleinfuhrüberwachung.“

Röntgenstrahlen haben Elementbesonderheit - sie können justiert werden, um mit bestimmten Arten von Atomen in einem Molekül effektiv zu sprechen viel, als sichtbare Leuchte kann. „Einige Fortschritte scheinen möglich,“ sagt Handschuhmacher. „Impulse auf diesem Zeitraum Zu Formen ist in den Experimenten wichtig die suchen chemische Reaktionen, Phasenübergänge und andere Phänomene zu steuern.“

Fördern Sie kann das Potenzial der Anwendung der Leuchte auf dem Feld sein, um die Phase von Röntgenstrahlimpulsen zu steuern. Es ist schwierig, perfekte Spiegel und Zonenplatten für Fokussierungsröntgenstrahlen zu fabrizieren, aber dieses Problem könnte überwunden werden, indem man die Objektive des Gases esteuert durch Leuchte verwendete. Phasenregelung über Röntgenstrahlimpulsen konnte zu neue Methoden führen, Bilder von den komplexen Zellen wie Proteinkristallen zu machen.

Röntgenstrahlimpulse, deren Form, Länge und Intensität genau esteuertes Macht evenbe sind, das fähig ist, einzelne Atome zu beschriften und ihnen durch eine komplexe Reihe chemische Reaktionen wie Fotosynthese zu folgen. Sagt Handschuhmacher, „Wir kann in der Lage sein, auszuüben Kontrolle über, wie Stoff entwickelt und welchen Pfade chemische Reaktionen nehmen.“

In der nächsten Generation von Lichtquellen, unter Verwendung Freielektron Laser, zum ultrabright zu produzieren, ultraschnell, würden Hochwiederholung Kinetikröntgenstrahlen, solche möglichen Gebräuche von der Fähigkeit, Röntgenstrahlen mit Leuchte zu steuern ein Blendungspanorama des Verständnisses und der Regelung über der natürlichen Welt öffnen.

Last Update: 13. January 2012 02:10

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