Истражувачи од Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf прикажаа како силен ласерски импулс за исклучително кратко време претвора тенка бакарна жица во врела плазма. Резултатите, објавени во Nature Communications, даваат редок увид во процесите што се случуваат кога материјата е изложена на услови слични на оние во екстремни астрофизички средини.
Во експериментот биле комбинирани два напредни ласерски системи на станицата HED-HiBEF при European XFEL во близина на Хамбург. Првиот, високоинтензивен оптички ласер, ја загревал бакарната жица и ги исфрлал електроните од атомите. Вториот, рендгенски слободноелектронски ласер, служел како сонда што ја следела состојбата на плазмата во временски чекори од редот на пикосекунди.
Бакарната жица била околу седум пати потенка од човечко влакно. Кога врз неа дејствувал ласерскиот импулс, материјалот речиси веднаш испарил и достигнал температури од неколку милиони степени. Во таква состојба атомите губат повеќе електрони и стануваат високо наелектризирани јони.
Клучот на мерењето бил во прецизното насочување на рендгенските фотони кон јони на бакар што изгубиле 22 електрони. Кога тие јони ја апсорбирале рендгенската енергија, емитувале карактеристично зрачење. Со мерење на ова зрачење, тимот можел да утврди колку такви јони има во плазмата во секој момент.
Податоците покажале јасна временска слика. Високо јонизираните атоми почнале да се создаваат веднаш по ударот на ласерот, нивниот број достигнал максимум по околу две и пол пикосекунди, а потоа почнал да опаѓа. За приближно десет пикосекунди овие јони практично исчезнале, бидејќи електроните постепено повторно биле заробени од атомите.
Симулациите укажуваат дека процесот не е предизвикан само од директното дејство на првиот ласер. Почетните електрони, ослободени со голема енергија, се движеле низ материјалот како бран и исфрлале дополнителни електрони од соседните атоми. Кога ја губеле енергијата, започнувала рекомбинација и материјата се враќала кон понеутрална состојба.
Овој тип мерења е важен за физиката на плазмата, но и за идни истражувања во ласерската фузија. Фузиските концепти се потпираат на екстремно врели плазми создадени и контролирани со ласери, па попрецизните податоци за загревањето, јонизацијата и движењето на електроните можат да помогнат во подобрување на компјутерските модели и дијагностиката.
