Πέμπτη, 15 Μαΐου 2014

Διαφανές αλουμίνιο, μια «εξωτική» κατάσταση της ύλης


Μερικές φορές η ζωή μιμείται την τέχνη και η επιστήμη την επιστημονική φαντασία. Μέχρι τώρα το διαφανές αλουμίνιο υπήρχε μόνο στην κινηματογραφική ταινία «Σταρ Τρεκ 4», όμως μια διεθνής ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής ερευνητές από το Τμήμα Φυσικής του βρετανικού πανεπιστημίου της Οξφόρδης, κατάφεραν να δημιουργήσουν στην πραγματικότητα μια διαφανή μορφή του αλουμινίου.
Το πέτυχαν βομβαρδίζοντας το μέταλλο (που δεν ήταν παρά ένα κοινό φύλλο περιτυλίγματος από αλουμίνιο, που χρησιμοποιείται για τη διατήρηση των τροφίμων) με το πιο ισχυρό στον κόσμο λέιζερ ακτίνων Χ. Το νέο υλικό αποτελεί μια «εξωτική» νέα κατάσταση της ύλης, που αναμένεται μελλοντικά να έχει αντίκτυπο τόσο στην αστροφυσική όσο και στην πυρηνική σύντηξη. Η σχετική επιστημονική εργασία, με επικεφαλής τον καθηγητή Τζάστιν Γουόρκ, δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «Nature Physics”.

«Αυτό που δημιουργήσαμε, είναι μια νέα κατάσταση της ύλης, που κανείς δεν είχε δει πριν», δήλωσε ο Γουόρκ. «Το διαφανές αλουμίνιο δεν είναι παρά η αρχή. Οι φυσικές ιδιότητες της ύλης που δημιουργήσαμε, είναι σχετικές με τις συνθήκες στο εσωτερικό των μεγάλων πλανητών.
Ελπίζουμε ότι, μελετώντας τη νέα ύλη, θα κατανοήσουμε καλύτερα τι συμβαίνει στη διάρκεια της δημιουργίας των μικροσκοπικών άστρων που δημιουργούνται από υψηλής ισχύος ενδορρήξεις (σ.σ. προς τα μέσα καταρρεύσεις των άστρων), μια διαδικασία που κάποτε θα επιτρέψει να χειραγωγήσουμε τη δύναμη της πυρηνικής σύντηξης κι εδώ στη Γη».
Η ανακάλυψη κατέστη εφικτή χάρη στην ανάπτυξη μιας νέας πηγής ακτινοβολίας, που είναι δέκα δισεκατομμύρια φορές πιο φωτεινή από κάθε άλλο σύγχοτρον στον κόσμο και παράγει περίπου 10 εκατ. γιγαβάτ ενέργειας ανά τετραγωνικό εκατοστό.
Πρόκειται για το λέιζερ FLASH που βρίσκεται στο Αμβούργο της Γερμανίας και παράγει τρομερά σύντομες δονήσεις ακτίνων Χ, η κάθε μια από τις οποίες είναι πιο ισχυρή από την παραγωγή ενός εργοστασίου ηλεκτρισμού που τροφοδοτεί μια ολόκληρη πόλη.
Οι φυσικοί εστίασαν αυτή την τρομερή πηγή ακτινοβολίας σε ένα σημείο κοινού αλουμινίου, διαμέτρου μικρότερης από το ένα εικοστό του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας, με τελικό αποτέλεσμα το αλουμίνιο να μετατραπεί σε διαφανές. Αυτό συνέβη καθώς η ακτίνα λέιζερ ήταν τόσο ισχυρή, που απομάκρυνε ένα ηλεκτρόνιο από κάθε άτομο αλουμινίου, χωρίς να προλάβει άλλο ηλεκτρόνιο να πάρει τη θέση του, όπως συμβαίνει κανονικά στα στερεά μέταλλα. Τ
α εναπομείναντα ηλεκτρόνια γύρω από κάθε ιόν διατάχθηκαν με διαφορετικό τρόπο, έτσι που τα φωτόνια της ακτίνας Χ του λέιζερ δεν απορροφήθηκαν πλέον από το νέο υλικό του αλουμινίου (που ήταν εξίσου στερεό και πολύ πιο καυτό), αλλά το διαπέρασαν και έτσι –έστω και πολύ πρόσκαιρα- το αλουμίνιο έγινε διαφανές για τις ακτίνες Χ. Αν και το εντυπωσιακό αποτέλεσμα κράτησε απειροελάχιστα κλάσματα του δευτερολέπτου, δείχνει ότι όντως μια τέτοια εξωτική κατάσταση της ύλης μπορεί να δημιουργηθεί.
«Το αποτέλεσμα του πειράματος ήταν τόσο απρόσμενο, όσο αν είχε κανείς μετατρέψει μολύβι σε χρυσάφι με τη βοήθεια του φωτός», δήλωσε χαρακτηριστικά ο καθηγητής Γουόρκ.

enet.gr/