ابتكر العلماء في مختبر ليفرمور الوطني مصدرًا للأشعة السينية الأكثر سطوعًا في العالم من خلال الجمع بين ليزر عالي الطاقة ورغوة معدنية خفيفة للغاية. هذا المصدر هو ضعف سطوع المصادر المماثلة السابقة التي تم إنشاؤها على أساس المعادن الصلبة. تم نشر العمل في مجلة Physical Review E (PRE).
يعمل مصدر الأشعة السينية المولد بشكل مشابه للأشعة السينية للأسنان: شعاع الليزر “يضرب” الفضة، مما يخلق بلازما تنبعث منها أشعة سينية عالية الطاقة. يلعب اختيار الفضة كمعدن دورًا مهمًا: فهو يسمح بتوليد أشعة سينية بطاقة تزيد عن 20 ألف إلكترون فولت بسبب كثرة شحنات ذراتها.
استخدم الباحثون رغوة فضية تبلغ كثافتها حوالي 1/1000 من كثافة المعدن الصلب، وهي أكثر كثافة قليلاً من الهواء. يتم تصنيع المادة عن طريق تجميد أسلاك الفضة في المحلول ثم إزالة السائل عن طريق التجفيف.
“يسمح هيكل الرغوة لليزر بتسخين كمية كبيرة من المواد، ويحدث التسخين بشكل أسرع بكثير من المعادن الصلبة – في بضع ثوانٍ فقط”، كما يوضح العالم جيف كولفين في مختبر لورانس ليفرمور الوطني بمقدار 1.5 نانو ثانية.
وقد أظهرت التجارب أن البلازما المعدنية الساخنة التي تحولها الرغوة عند التسخين تكون دائما بعيدة عن التوازن الحراري ــ وهو الوضع الذي يتطلب إدخال تعديلات على نماذج نقل الحرارة القياسية.
وقال كولفين: “أجبرتنا هذه النتائج على إعادة التفكير في نظرية انتقال الحرارة في البلازما المعدنية”.
يمكن لمصدر الأشعة السينية الجديد أن يوفر أداة لتصور وتحليل الهياكل المعقدة، مثل المادة فائقة الكثافة في تجارب الاندماج، ويمهد الطريق لتطورات جديدة في فيزياء الطاقة العالية.