Обнаружены ограничения классического фотоэффекта для рентгеновского излучения


Ученые крупнейшего национального научно-исследовательского института в области естественных и инженерных наук Германии показали, что взаимодействие сверхкоротковолнового излучения высокой интенсивности с материей отличается от классического описания фотоэффекта.

Интересно

Знаете ли вы, что ...

Еще за миллионы лет до того, как человек начал использовать принцип реактивного движения, им уже вовсю пользовалось такое существо, как каракатица. Реактивную тягу она создает благодаря тому, что с большой скоростью выталкивает воду из своей мантии, что позволяет ей передвигаться с довольно большой скоростью

Смотрите также

  • Учёные создали уникальный ф ... Проблема всех материалов, меняющих цвет под воздействием света, ...   подробно
  • Нанотехнология может дать в ... Канадские исследователи объявили о планах по использованию нанот ...   подробно
  • Получены алмазные наностерж ... Наноструктуры из алмаза с высоким соотношением измерений (наприм ...   подробно
  • Физики представили лазер с ... Учёные смогли создать лазер с контролируемым направлением колеба ...   подробно

Новинки

другие новинки
PODClubИнновации → Обнаружены ограничения классического фотоэффекта для рентгеновского излучения

В соответствии с законами традиционного фотоэффекта, открытыми Эйнштейном еще в 1905 году, фотон, обладающий достаточно высокой энергией, «выбивает» из атома один электрон с внешней орбиты. Исследователи Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) показали, что это не всегда так. Облучая атомы ксенона рентгеновским излучением с длиной волны 13 нм и плотностью мощности в несколько петаватт (1 петаватт равен 1015 ватт) на квадратный сантиметр, германские ученые получили удивительный результат: фотоны «выбивают» из атомов газа огромное количество внутренних электронов. Иссследователи также установили, что этот эффект также строго зависит от облучаемого материала, а не только от параметров пучка излучения, как это считалось ранее. Результаты работы находятся в публикации в журнале Physical Review Letters (Extreme ultraviolet laser excites atomic giant resonance. M. Richter et al., Phys. Rev. Lett. April 2009) и могут иметь огромное значение для будущих экспериментов по исследованию материалов с использованием мощных рентгеновских лазеров.

Исследователи, на самом деле, работали над методами радиометрической характеризации рентгеновских лазеров и использовали новый лазер на свободных электронах (FEL) в Гамбурге, когда совершенно неожиданно обнаружили этот новый эффект. Они облучали различные виды газов с целью определения зависимости между мощностью лазера и эффектом ионизации. Задача весьма современная, поскольку хорошо откалиброванный лазер необходим в процессах ультафиолетовой литографии нового поколения, где именно лазерное излучение с длиной волны 13 нм рассматривается как наиболее перспективное.

В соответствии с классическим фотоэффектом при облучении материала пучком излучения, одиночный фотон достаточной энергии взаимодействует с одиночным электроном материала. Процесс этот, как известно, демонстрирует и подтверждает квантовую природу света. Известно также, что при очень высоких интенсивностях короткоимпульсного (фемтосекунды) длинноволнового излучения может происходить многофотонная ионизация. Однако, как показали эксперименты в Гамбурге, где впервые была достигнута плотность мощности на уровне нескольких петаватт на квадратный сантиметр, в мягком рентгеновском диапазоне длин волн классическая теоретическая модель фотоэффекта может оказаться неверной.

Сравнительные количественные исследования различных материалов показали, что глубина взаимодействия между излучением и веществом существенно зависит от структуры атомов этого вещества и корреляции между внутренними электронными оболочками. В экстремальном случае (ксенон), воздействие пакета фотонов в коротком импульсе приводит, по всей видимости, к одновременной эмиссии множества электронов с внутренних оболочек.

Работа финансировалась Фондом научных исследований Германии (German Research Foundation) и проводилась в кооперации между PTB, синхротронным центром в Гамбурге (DESY) и Физико-техническим институтом им. Иоффе из Санкт Петербурга.

Подготовлено по материалам (источник): nanonewsnet.ru