據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)15日報道，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）科學(xué)家將國家點火裝置（NIF）所發(fā)射的高功率激光與超輕金屬泡沫巧妙結(jié)合，創(chuàng)造出迄今最亮的X射線。這些超亮高能X射線在極致密物質(zhì)（包括慣性約束聚變過程中產(chǎn)生的等離子體）成像等諸多研究領(lǐng)域具有重要作用。相關(guān)研究論文發(fā)表于新一期《物理評論E》雜志。

NIF產(chǎn)生的激光在毫米級圓柱形銀泡沫靶上重疊，創(chuàng)造出高能X射線。圖片來源：勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室

該團隊解釋了創(chuàng)造這種X射線的過程：高功率激光束撞擊銀原子，激發(fā)出等離子體，進而產(chǎn)生X射線。金屬原子的原子序數(shù)越高，其產(chǎn)生的X射線能量也就越高。

為造出能量高于20000電子伏的X射線，團隊在實驗中選擇了金屬銀。鑒于金屬的泡沫結(jié)構(gòu)對于造出高能X射線至關(guān)重要，他們利用模具和銀納米線，打造出一個直徑為4毫米、高4毫米的圓柱形靶標(biāo)。

團隊先將懸浮在模具溶液中的納米線進行冷凍處理，隨后利用超臨界干燥技術(shù)去除溶液，最終留下低密度多孔銀金屬泡沫。這種銀泡沫結(jié)構(gòu)的密度僅為固體銀密度的千分之一。

這種泡沫結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)勢：NIF發(fā)出的激光能加熱更大體積的泡沫材料，且熱量的傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于在固體內(nèi)的傳輸速度。整個銀泡沫圓柱體在約15億分之一秒內(nèi)被激光束加熱，從而產(chǎn)生了迄今最亮的X射線。

除創(chuàng)建X射線源外，團隊還對多種不同的泡沫材料進行了深入探究，以確定哪種泡沫能夠提供最大的能量輸出。同時，他們還采用一種全新的數(shù)據(jù)分析技術(shù)來了解所產(chǎn)生的等離子體的物理性質(zhì)。