Фізики з синхротронного центру DESY за допомогою рентгенівського випромінювання вперше побачили, як в алмазі поширюється ударна хвиля. Робота опублікована в журналі а коротко з нею можна ознайомитися на сайті центру.
Для експерименту автори розробили новий рентгенівський мікроскоп, призначений для роботи з випромінюванням лазерів на вільних електронах. За принципом роботи цей мікроскоп більше нагадує собою проектор: високоенергетичне випромінювання фокусується за допомогою рентгенівської лінзи, що ламає в точку, в 11,5 сантиметрах позаду якої розташовується зразок алмазу. Промені, проходячи через зразок, розходяться і формують зображення на детекторі, розташованому в 4,3 метра від фокусу. У результаті зображення збільшується в 37,6 рази.
Швидкості поширення ударної хвилі в алмазі можна порівняти зі швидкістю звуку і сягати 18,6 кілометрів на секунду в окремих напрямках. Тому для того, щоб побачити її фронт, необхідні витримки значно коротші звичайних фотографічних - в роботі автори використовували пучки рентгенівського випромінювання тривалістю всього 50 фемтосекунд - квадриліонних часток секунди.
Як зразок фізики використовували алмазну платівку довжиною 3 сантиметри і товщиною 0,3 міліметра. Ударна хвиля створювалася в ній за допомогою інтенсивного лазерного імпульсу, сфокусованого в обсязі кристала. Рух ударної хвилі вдалося побачити завдяки тому, що її фронт стискає речовину алмазу і тим самим знижує її прозорість для рентгенівського випромінювання.
За результатами вимірювання, швидкість її руху становила від 18,2 до 21,6 кілометрів на секунду, що добре співвідноситься з відомим значенням швидкості звуку в алмазі. За словами авторів, нова техніка дозволяє отримувати зображення з роздільною здатністю в 500 нанометрів, а при оптимізації детектора і параметрів вихідного пучка випромінювання можна досягти і 100 нанометрів.
Отримати пучок випромінювання необхідної потужності і тривалості вдалося завдяки LCLS (Linac Coherent Light Source). Це перший лазер на вільних електронах, що створює жорстке рентгенівське випромінювання. Всередині цього пристрою відбуваються вимушені коливання електронів у спеціальних ундуляторах - наборах магнітів, що певним чином формують магнітне поле. У процесі руху електрони випускають кванти світла високих енергій, що відповідають рентгенівському діапазону. Зараз у світі йде будівництво найбільшого лазера на вільних електронах - EXFEL.