Laser sinar-X LCLS telah memungkinkan fisikawan untuk "melontarkan" hampir semua elektron dari satu atom dalam sebuah molekul dan untuk sementara mengubahnya menjadi miniatur analog dari lubang hitam yang menarik elektron ke dirinya sendiri dengan kekuatan rekan kosmiknya, menurut sebuah artikel yang diterbitkan di jurnal Nature.
© RIA Novosti / Alina Polyanina // DESY / Lab Komunikasi Sains
“Gaya yang menarik elektron ke atom yodium dalam hal ini jauh lebih besar daripada yang akan dihasilkan, misalnya, oleh lubang hitam bermassa sepuluh Matahari. Pada prinsipnya, medan gravitasi dari setiap lubang hitam bermassa bintang tidak dapat bekerja pada elektron dengan cara yang sebanding, bahkan jika itu sangat dekat dengan cakrawala peristiwa,”kata Robin Santra dari German Synchrotron Center DESY.
Santra dan rekan-rekannya menciptakan miniatur lubang hitam serupa dengan memfokuskan seluruh berkas laser sinar-X LCLS, yang saat ini merupakan instalasi paling kuat dari jenisnya di dunia, dengan lebar hanya 100 nanometer. Ini kira-kira sama dengan panjang molekul organik besar dan beberapa ratus kali lebih kecil dari lebar berkas yang biasanya digunakan dalam percobaan dengan pemancar semacam itu.
Berkat ini, kekuatan sinar laser mencapai sepuluh miliar gigawatt per sentimeter persegi, semakin mendekati titik di mana efek ultrarelativistik mulai memanifestasikan dirinya dan cahaya mulai secara spontan berubah menjadi materi dan antimateri.
Tabrakan pulsa semacam itu dengan atom tunggal xenon dan yodium, seperti yang ditunjukkan oleh percobaan pertama fisikawan, mengarah pada fakta bahwa mereka kehilangan hampir semua elektronnya dan memperoleh bilangan oksidasi yang sangat tinggi - +48 atau +47, menghasilkan rekor muatan positif yang tinggi.
Para ilmuwan memutuskan untuk menguji bagaimana muatan ini dapat mempengaruhi perilaku molekul dan atom lain dengan menggabungkan yodium dengan molekul metana dan etana yang "transparan" terhadap sinar-X dan tidak menanggapi sinar tersebut.
Hasil percobaan ini ternyata luar biasa - iradiasi molekul semacam itu dengan laser hanya selama 30 nanodetik mengarah pada fakta bahwa atom yodium berubah menjadi semacam lubang hitam listrik beberapa saat setelah ditembus oleh sinar X-ray.
Video promosi:
Atom-atom ini, bertentangan dengan harapan para ilmuwan, kehilangan lebih banyak elektron - bukan 46 atau 47, tetapi 53 atau 54 partikel. Prosesnya tidak berhenti di situ, dan atom yodium, seperti lubang hitam supermasif, mulai menarik elektron dari bagian lain molekul, membubarkan dan "memuntahkan" mereka dalam bentuk balok yang mirip dengan pelepasan "sepupu" kosmik mereka.
Akibatnya, seluruh molekul iodometana hampir langsung hancur dengan sendirinya, hidup hanya sepersejuta detik setelah dimulainya tembakan laser. Hal serupa, seperti yang diyakini para ilmuwan, dapat terjadi ketika organisme hidup bersentuhan dengan sinar-X, dan mempelajari proses ini akan membantu kita memahami cara mengurangi atau menetralkan bahaya dari radiasi.
“Iodometana adalah molekul yang relatif sederhana yang membantu kita memahami apa yang terjadi pada molekul organik ketika dirusak oleh radiasi. Kami percaya bahwa reaksi ini berlangsung lebih hebat lagi dalam iodoetana dan molekul kompleks lainnya, di mana yodium dapat memancarkan hingga 60 elektron, tetapi kami belum tahu bagaimana hal itu dapat dijelaskan. Memecahkan masalah ini adalah tujuan kami berikutnya,”kata Artem Rudenko dari Universitas Kansas (AS), penulis pertama artikel itu.
