Усередині зірок і планет переважають екстремальні умови. Щоб відтворити тиск у мільйони барів і температуру в мільйони градусів у лабораторії хоча б на мить, потрібні найпотужніші у світі лазери. Вченим вдалося використати лазер набагато меншого розміру – розповідаємо, як їм це вдалося.
В основі нової технології лежить мідний дріт, тонший за людську волосину. Наукову роботу опубліковано в Nature Communications.
Досі вчені обстрілювали зразок матеріалу, зазвичай тонку фольгу, високоенергетичними лазерними спалахами. У результаті матеріал на поверхні різко нагрівається і на кілька наносекунд виникають умови, подібні до тих, що існують у надрах планети або в оболонці зірки. Цього часу вистачає, щоб вивчити явище за допомогою особливих технологій, наприклад, надсильного рентгенівського лазера XFEL.
У новому методі лазер генерує неймовірно короткі імпульси, що не володіють великою енергією. Тривалість становить лише 30 фемтосекунд, тобто 0,00000000000003 секунди, що дає змогу досягти потужності в 100 тераватів.
Цим лазером обстріляли мідний дріт завтовшки всього 25 мікрометрів, а потім використовували лазер XFEL, щоб дізнатися, що в цей час відбувається всередині. Поступове збільшення інтервалу між лазерним спалахом і рентгенівськими променями дало змогу записати «рентгенівський фільм» події: спочатку імпульс взаємодіє з дротом, потім створює локальну ударну хвилю, а потім руйнує його.
Перед руйнуванням деякі з електронів встигають промайнути поверхнею, що створює тиск у 800 мегабарів. Це у 800 мільйонів разів більше за атмосферний тиск і у 200 разів вище за тиск у ядрі Землі. Температура теж величезна: приблизно 100 тисяч градусів.
Новий метод корисний не тільки для астрофізики. За словами провідного вченого європейського проєкту XFEL Ульфа Застрау, це черговий крок до створення термоядерних електростанцій.