Научная группа из Брукхейвенской национальной лаборатории разработали абсолютно новый рентгеновский микроскоп, который в своей работе использует квантовый мир для формирования «призрачных изображений» биомолекул в высоком разрешении. Вот про это я и хочу вам рассказать сейчас.
В чем суть нового рентгеновского микроскопа
Без сомнения, классические рентгеновские микроскопы - это очень полезные агрегаты, которые позволяют рассмотреть различные образцы с высочайшим разрешением. Но есть одна особенность: используемое в процессе работы излучение может просто разрушить чувствительные образцы, например, такие как вирусы, бактерии или некоторые клетки.
Конечно, можно снизить интенсивность излучения до приемлемого уровня и клетки останутся целыми, но при этом сильно пострадает четкость изображения.
Инженеры из Брукхейвенской национальной лаборатории (США) нашли способ снизить интенсивность излучения, но при этом сохранить предельную четкость.
Для этого было принято решение использовать причуды квантового мира – квантовую запутанность.
Так в классическом рентгеновском микроскопе пучок фотонов проходит через изучаемый образец и затем собирается детектором с другой стороны.
А в новом микроскопе с используемым квантовым усилением рентгеновский луч разделяется на две половинки. При этом только одна половина проходит через изучаемый образец, но как ни странно прозвучит, в измерениях участвуют обе половины.
Квантовая запутанность в действии
Вполне логичен вопрос: Как же такое стало возможным? А все благодаря такому до конца еще не изученному явлению как квантовая запутанность. То есть две частицы могут быть настолько переплетены между собой, что изменение в одной приведет к мгновенному изменению в другой частице и при этом абсолютно не важно какое расстояние между частицами в этот момент.
А значит, что обмен информации между частицами происходит со скоростью, которая существенно превышает скорость света.
Так вот в случае нашего нового рентгеновского микроскопа делитель производит пары запутанных фотонов. При этом один из них пропускается через образец и по обычной схеме передает информацию на детектор.
Но в тот момент, когда первый фотон изменяется, такие же изменения происходят и во втором фотоне, который никоим образом не взаимодействовал с исследуемым материалом. Затем, когда второй фотон попадает на свой детектор из него берется дополнительная информация и таким образом создается четкое изображение изучаемого объекта.
Хоть на первый взгляд это и кажется нелогичным, но за счет точных математических вычислений ученым удается скомпоновать информацию от двух лучей.
Такой процесс называется призрачным изображением и до новой разработки был возможен исключительно с фотонами видимого спектра света.
Новый микроскоп будет первым в мире, который позволит адаптировать данную технологию к рентгеновским лучам. Тем самым давая возможность получать изображения, размер образцов, которые меньше 10 нанометров и при этом исследуемые образцы остаются целыми.
Рентгеновский микроскоп будет построен на базе национального синхронного источника света II(NSLS-II). И в случае того, если все пойдет согласно плану, первые изображения можно будет детально рассмотреть уже в 2023 году.
Понравился материал, тогда ставим палец вверх и подписываемся. Спасибо за ваше внимание!
