Внутри звезд и планет преобладают экстремальные условия. Чтобы воспроизвести давление в миллионы бар и температуру в миллионы градусов в лаборатории хотя бы на мгновение, нужны самые мощные в мире лазеры. Ученым удалось использовать лазер гораздо меньшего размера — рассказываем, как им это удалось.
В основе новой технологии лежит медная проволока тоньше человеческого волоса. Научную работу опубликовали в Nature Communications.
До сих пор ученые обстреливали образец материала, обычно тонкую фольгу, высокоэнергетическими лазерными вспышками. В результате материал на поверхности резко нагревается и на несколько наносекунд возникают условия, подобные тем, что существуют в недрах планеты или в оболочке звезды. Этого времени хватает, чтобы изучить явление с помощью особых технологий, например, сверхсильного рентгеновского лазера XFEL.
В новом методе лазер генерирует невероятно короткие импульсы, не обладающие большой энергией. Длительность составляет всего 30 фемтосекунд, то есть 0,00000000000003 секунды, что позволяет достичь мощности в 100 тераватт.
Этим лазером обстреляли медную проволоку толщиной всего 25 микрометров, а затем использовали лазер XFEL, чтобы узнать, что в это время происходит внутри. Постепенное увеличение интервала между лазерной вспышкой и рентгеновскими лучами позволило записать «рентгеновский фильм» события: сначала импульс взаимодействует с проволокой, затем создает локальную ударную волну, а потом разрушает ее.
Перед разрушением некоторые из электронов успевают пронестись по поверхности, что создает давление в 800 мегабар. Это в 800 миллионов раз больше атмосферного давления и в 200 раз выше давления в ядре Земли. Температура тоже огромна: примерно 100 тысяч градусов.
Новый метод полезен не только для астрофизики. По словам ведущего ученого европейского XFEL Ульфа Застрау, это очередной шаг к созданию термоядерных электростанций.
