בוהק בהרבה מהשמש: האור המסנוור ביותר

מדענים מאוניברסיטת נברסקה-לינקולן ערכו לאחרונה מחקר שבמסגרתו שיגרו לייזר שייצר את האור המסנוור ביותר שאי פעם היה על כדור הארץ - בוהק פי מיליארד, לא פחות, מפני השטח של השמש. והבהירות הקיצונית הזו עוררה תופעה שמעולם לא נראתה לפני כן: קרני רנטגן מיוחדות שניתן אולי לנצל עבור סריקות רפואיות רגישות במיוחד וכן מערכות אבטחה.

את הלייזר העוצמתי ביותר, הנקרא "דיוקלס", שיגרו החוקרים אל עבר אלקטרונים מושהים בהליום. לפי אתר Science Daily, מטרת המחקר הייתה לבחון כיצד פוטונים מהלייזר מתפזרים מתוך אלקטרונים בודדים. אור שמתפזר מתוך משטח הוא למעשה מה שמאפשר לנו את הראייה.

אך במקרה הזה, המספר הגבוה של פוטונים מפוזרים, כמעט אלף בבת אחת, הביא לתוצאה מדהימה במיוחד שמעין קוראת תיגר על הטבע. "כשיש לנו אור כזה בהיר ברמה שאי אפשר אפילו לדמיין, מסתבר שההתפזרות הזו - הדבר הבסיסי הזה שהופך את הכול לבר-ראייה - משתנה באופן מהותי בטבע", הסביר פרופסור דונלד אומסטדר, מעורכי המחקר שפורסם בכתב העת Nature Photonics.

ניסוי קודם במערכת(צילום: אוניברסיטת נברסקה-לינקולן )

"זה כאילו שדברים נראים אחרת ברגע שאתה מגביר את הבהירות של האור, וזה משהו שלרוב אתה לא חווה", הוא הוסיף. "אובייקט לרוב הופך בהיר יותר, אבל בכלליות נראה אותו דבר כפי שהוא היה ברמת אור נמוכה יותר. אבל כאן האור ממש משנה את המראה של האובייקט. האור מגיע מזוויות שונות, עם צבעים שונים, בהתאם לעד כמה הוא בהיר".

השפעה נוספת של כל כך הרבה פוטונים מפוזרים הייתה יצירת קרני רנטגן עם מאפיינים ייחודיים. הקרניים שיוצרו על ידי קרן הלייזר שפגעה באקלטרונים היו עוצמתיות מאוד, אך נמשכו לזמן קצר מאוד והוחזקו בטווח אנרגיה צר.

לפי החוקרים, קרני הלייזר הללו יוכלו ליצור את הבסיס עבור סריקות רנטגן במינון נמוך, אך עם עוצמה רבה שיוכלו לפתח סריקות תלת-ממד שבעזרתן יהיה ניתן לאתר גידולים חמקמקים בגוף או מיפוי מולקולרי של חומרים מזעריים. פיזיקאים אף יוכלו לנצל את קרני הרנטגן כמעין מצלמה מהירה במיוחד שניתן לצלם איתה תנועה אלקטרונים או תגובות כימיות. גם בתחום האבטחה יכול להיות שימוש ענף בתופעה.

"היו הרבה מאוד תיאוריות במשך הרבה שנים שמעולם לא נוסו במעבדה מכיוון שמעולם לא היה לנו מקור אור בהיר כל כך שבאמת יהיה אפשר לעשות איתו את הניסוי", הוסיף פרופסור אומסטדר. "היו כל מיני השערות לגבי מה יקרה, ואיששנו חלק מההשערות האלה. במידה מסוימת, זה היה ניסוי בסיסי שכל פיזיקאי מעתה ילמד אותו".

למחקר המלא: https://www.nature.com/nphoton/journal/v8/n1/full/nphoton.2013.314.html