Уникальные наблюдения способны помочь четко понять характер действия радиации на клетки тела человека и неживые объекты.
Как сообщает журнал Science, физикам из Германии и США впервые удалось отследить, как ведут себя электроны внутри молекул жидкой воды в процессах их ионизации. Это стало возможным благодаря применению аттосекундных лазеров.
Впервые эксперты увидели механизм влияния радиации на поведение электронов в молекулах воды. Что поможет изучить алгоритмы возникновение различных молекул-радикалов при воздействии радиации, в частности, при полетах в космос, при радиотерапии опухолей и пр.
Инструментом открытия стал рентгеновский лазер LCLS, установленный в Национальной ускорительной лаборатории SLAC. Это мощный ускоритель частиц, способный вырабатывать концентрированные пучки рентгеновских волн, обладающих длиной порядка нескольких десятков или сотен аттосекунд. Нобелевскую премию по физике в прошлом году вручили именно за создание подобных лазеров.
Ученые далее решили применить LCLS для наблюдений за электронами не в отдельной молекуле воды или разреженного газа, а в толще жидкой воды. Для осуществления идеи физики создали особое устройство для генерации сверхтонких пленок из воды и размещения их на пути луча рентгеновского лазера.
С помощью этого прибора физики отследили взаимодействие влаги и двух наборов пучков рентгеновского излучения. Задачей одного было ионизировать часть молекул воды, а другой отслеживал изменения в поведении электронов после ионизации. С помощью аттосекундной длины этих импульсов излучения получилось уловить тот момент, когда рентгеновское излучение уже поменяло поведение электронов, но соседние с ними ядра атомов еще не отреагировали на радиацию.
Оказалось, что в жидкой воде, по всей видимости, отсутствуют две разные по своим свойствам структурные фазы, которые предполагались на базе результатов замеров при помощи фемтосекундных и пикосекундных лазеров.
Эксперты пришли к выводу, что структурные мотивы, которые видели в рамках тех былых экспериментов, на деле были своего рода миражом, возникавшим при движении атомов водорода в процессе подготовки снимков. Теперь от помех избавились, и получилось проследить за движениями электронов еще до того, как атомы успели сдвинуться, подытожили авторы работы.
