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物理:超高強度X線に対する原子のフェムト秒電子応答

Nature 466, 7302 doi: 10.1038/nature09177

高強度の硬X線と物質との相互作用を研究する時代は、硬X線自由電子レーザー、すなわち線型加速器コヒーレント光源(LCLS)のこのたびの始動とともに始まった。物質中の電子が超高強度X線放射にどのように応答するかの解明は、すべての応用にとって不可欠である。本論文では、かつてない高強度で、短波長、高フルエンスの放射(それぞれ、1018 W cm−2、1.5〜0.6 nm、Å2当たり∼105個のX線光子)に対する、自由原子中の電子応答の性質を明らかにする。このフルエンスでは、ネオン標的は単一のフェムト秒幅X線パルスが持続する間に、電子を逐次放出して必然的に変化し、6個の光子を吸収して、電子を完全にはぎ取られたネオンが発生する。光により内殻電子が急速に放出されて、「中空」原子と、強度によって誘起されたX線透明性が生じる。内殻空孔の存在によるこのような透明性は、高強度ではすべての原子、分子、および凝縮物質系で誘起することができる。理論との定量的な比較によって、LCLSのフルエンスとパルス持続時間が求められた。簡単な速度方程式法を使ってX線/原子相互作用のモデリングがうまく行えたことから、複雑な系へ拡張できると予想される。

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