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使用世界上最强大的激光创建的分子黑洞

科学家们使用世界上最强大的x射线激光,成功地创建了一个由重原子组成的分子黑洞,这些原子从它们的邻居中吸取电子。美国堪萨斯州立大学的研究人员成功地使用了超强高能x射线的短脉冲来制作x射线辐射如何与分子相互作用的详细图片。

研究人员说,这是第一次使用这种极端光来分解分子,当用于拍摄x射线照片时,它可能有助于了解x射线辐射的损害。该小组用强大的x射线束射击了碘甲烷 (CH3I) 和碘苯 (C6H5I) 分子。堪萨斯州立大学助理教授Artem Rudenko说: “当这种强大的x射线照射到一个分子时,最重的原子碘吸收的x射线比所有其他原子多几百倍。”“然后,它的大部分电子被剥离,在碘上产生一个很大的正电荷,” 鲁登科说。

“X射线激光是世界上最强大的,其强度为每平方厘米100万亿千瓦,” Rudenko说。研究人员说,产生的正电荷会稳定地将电子从分子中的其他原子中拉出,从而填补了产生的空位,就像短暂的黑洞一样。与真正的黑洞不同,分子版本再次释放电子。它们在几飞秒内被剥离。堪萨斯州立大学 (Kansas State University) 助理教授丹尼尔·罗尔斯 (Daniel Rolles) 说: “这个循环会不断重复,直到分子爆炸。”

“在这个实验中,总共有54个碘甲烷的62个电子被喷射出来,远远超过了我们基于早期使用不太强烈的x射线的研究的预期。此外,更大的分子碘苯会失去更多的电子,”他说。研究人员说,超强x射线提供了一种新的有效工具,可以以高分辨率成像生物颗粒,例如蛋白质和病毒。“根据我们的发现,我们可以预测在更大的系统中会发生什么,” Rolles说。这项研究发表在《自然》杂志上。

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