Международный коллектив физиков разработал настольный рентгеновский лазер, который можно применять для биологических, физических и других научных исследований, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
Считается, что широкое распространение рентгеновских лазеров в научных лабораториях повлечет за собой микро-революцию в физике и биологии. Рентгеновские лазеры позволяют получать изображения веществ с атомным разрешением и наблюдать за многими физическими процессами изнутри. На сегодняшний день основными препятствиями для повсеместного применения данных излучателей выступают их цена и габариты - размеры типичной лазерной установки приближаются к площади небольшого футбольного поля.
Группа физиков под руководством Тенио Попминтчева (Tenio Popmintchev) из университета штата Колорадо в городе Боулдер (США) разработала компактный рентгеновский лазер, умещающийся на письменном столе, научившись преобразовывать инфракрасное излучение в рентгеновские лазерные импульсы.
Попминтчев и его коллеги воспользовались тем, что атомы благородных газов - аргона и неона - можно накачать энергией таким образом, что через некоторое время они начнут синхронно излучать фотоны во всех диапазонах электромагнитного излучения. Это излучение будет относительно неоднородным - в нем будут присутствовать множество пиков и провалов.
Значительная часть таких пиков придется на ультрафиолетовую и рентгеновскую часть спектра, что позволяет использовать этот эффект для создания рентгеновского лазера. Однако для этого требуется специальный механизм накачки, позволяющий получить пики максимальной высоты и силы именно в рентгеновской области излучения.
Физики решили эту задачу при помощи специального алгоритма, изменявшего длину волны этого лазера в процессе накачки.
"Мы никогда бы не обнаружили этого, если бы мы не задумались о том, что же происходит при генерации высоких гармоник, когда мы меняем длину волны лазера, накачивающего генератор. Благодаря этому мы смогли перейти от инфракрасного к рентгеновскому излучению, получив лазерные импульсы с длиной волны в 0,775 нанометров (миллиардных долей метра)", - пояснил другой участник группы Маргарет Мурнейн (Margaret Murnane) из университета штата Колорадо в городе Боулдер .
Ученые проверили свою методику - они собрали экспериментальный прототип рентгеновского лазера и проверили его в деле. Эксперимент завершился удачно - на снимках физики увидели яркую лазерную точку.
Как полагают физики, подобные лазеры можно использовать для медицинских и научных целей - изучения структуры молекул, наблюдения за клеточными процессами и другими тайнами микромира.
