El láser de rayos X más potente del mundo crea un 'agujero negro' molecular
El destello de rayos X elimina muchos de los electrones del átomo de yodo (derecha), lo que hace que actúe como una versión electromagnética de un agujero negro, absorbiendo los electrones del grupo metilo (izquierda) antes. finalmente escupiéndolos. El láser de rayos X más potente del mundo ha creado un "agujero negro" molecular.
Los agujeros negros no son versiones diminutas de objetos supermasivos que se tragan todo lo que se encuentra dentro de su horizonte de sucesos. En cambio, cuando la energía de rayos X se dirige a una molécula, elimina muchos electrones, creando un agujero que luego absorbe todos los electrones de los átomos cercanos a la manera de un agujero negro.
"Básicamente, absorbe todos los electrones de su entorno", dijo el coautor del estudio Sebastian Bute, físico del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC en Menlo Park, California. "Es una analogía de cómo la gravedad de un agujero negro atrae todo", [El láser de rayos X más brillante 'explota' gotas de agua en un vídeo impresionante]" "
Moléculas El efecto del agujero negro se produce gracias a las más intensas haz de rayos X de este tipo, equivalente a concentrar toda la luz del sol en un punto del tamaño de su pulgar. Haz potente
El experimento se basa en el láser de electrones libres de rayos X Linac Coherent Light Source de SLAC, que produce pulsos láser de energía extremadamente alta conocidos como rayos X duros. Luego, Boutet y sus colegas utilizaron una serie de espejos para enfocar la energía de los rayos X en un punto de unos 100 nanómetros de diámetro. (Un cabello humano tiene aproximadamente 70.000 nanómetros de ancho, donde 1 nanómetro es una milmillonésima parte de un metro).
Estos pulsos láser enfocados iluminan átomos aislados de xenón y yodo Metano (CH3I ) y moléculas de yodobenceno (C6H5I). Esta intensa energía está sintonizada para que los rayos X primero eliminen los electrones de las capas de energía más internas de los átomos de yodo. (Los electrones giran alrededor del núcleo en capas u órbitas de diferentes niveles de energía). Primero, todo funciona como se esperaba: como canicas, los electrones externos caen en cascada desde el orbital electrónico más externo hasta la capa más interna. Allí, también son disparados con pulsos de X. -rayos.
Aunque dramático, el proceso inicial era predecible. Sin embargo, el pulso de rayos X no sólo agotó la capa exterior de electrones de yodo: un átomo de yodo, que normalmente contiene 53 electrones, absorbió electrones de los átomos vecinos de carbono e hidrógeno en la molécula, que luego fueron expulsados violentamente. de ellos también. En total, la molécula de yodo perdió 54 electrones, más de los que perdió originalmente el átomo.
Todo el proceso sólo tarda 30 femtosegundos, o una diezmillonésima de segundo. Al final de esta dramática cascada, la molécula explota. Los hallazgos, que son simples en teoría pero no en la práctica, sugieren que algunos de los modelos básicos que los físicos utilizaron para capturar el impacto de los pulsos de láser de rayos X pueden faltar, dijo Bout. sistema relativamente simple de seis átomos, "Es bastante difícil predecir cómo se producirá el daño", dijo Boutet a WordsSideKick.com.
Este descubrimiento podría ayudar a los científicos a simular mejor el daño por radiación causado por intensos pulsos láser, que son A menudo se utiliza para visualizar moléculas orgánicas complejas como virus, enzimas y bacterias, y añadió:
Si bien los procesos que sustentan los agujeros negros moleculares son dramáticos, probablemente nunca antes había sucedido en la Tierra.
"Hay algunos eventos celestes que producen estos fuertes campos magnéticos, como las supernovas", dijo Boot. No sucede de forma natural en ningún lugar donde estemos los humanos.
Este descubrimiento fue publicado hoy (31 de mayo) en la revista Nature.
Publicado originalmente en Ciencias de la Vida.