Rentgenové paprsky prozkoumají nitro Země

Téměř všechny informace o nitru Země získáváme nepřímo - např. pomocí detekce seismických vln nebo díky měření vnějšího magnetického pole. Další otazníky se vynořují okolo chování materiálů za podmínek, které panují ve velkých hloubkách pod povrchem Země. Jednou z možností, jak na tyto otázky odpovědět, je zkoumání vzorků, které jsou v laboratorních podmínkách vystaveny extrémním tlakům a teplotám. V Evropském synchrotronovém radiačním zařízení (European Synchrotron Radiation Facility, ESRF) nedávno vyvinuli metodu tzv. rentgenové absorpční spektroskopie s velkým časovým rozlišením.

Rentgenem do nitra materiálů

Zdrojem rentgenového záření je tady speciální typ částicového urychlovače - synchrotron. Z tohoto urychlovače létají nabité částice, např. elektrony, a na své cestě prudce zpomalují svůj let a při tom silně září. Vysílají tak fotony, které nesou vysoké energie a mají tedy i krátké vlnové délky. Vědcům v Evropském synchrotronovém radiačním zařízení se tak podařilo vytvořit velmi přesně nastavitelný a výkonný zdroj i detektor rentgenového záření. Tento detektor může pružně měnit vlnovou délku produkovaného světla a má široké možnosti pro rozlišení různých fyzikálních veličin v čase.

Tímto rentgenovým zdrojem vědci ozáří vzorek zkoumaného materiálu. Nejprve jím vzorek prudce ohřejí, přesněji vyvolají v něm vysoký tlak, a potom pomocí následné absorbce záření získají podrobný a na data bohatý obraz o vlastnostech materiálů zkoumaného vzorku. Jde vlastně o aktivní experiment - svazek rentgenového záření diagnostikuje stav, který sám vyvolal. Měří, jak se během vystavení extrémním podmínkám chovají různé atomy ve vzorku, jak různě absorbují světlo o různé vlnové délce, které vzorkem prochází. Na výstupu experimentu se nachází hustá síť germaniových detektorů, které mohou měřit rentgenové záření až milionkrát za sekundu.

Například malý kousek železa mohou vědci vystavit silnému svazku rentgenového záření a zahřát ho na teplotu 10 tisíc stupňů. Tento pokus jim pomůže pochopit chování takového materiálu v hloubce až 3 tisíc kilometrů pod povrchem Země. Tak bude možné např. vysvětlit, jak v hloubce naší planety vzniká zemské magnetické pole.

Zdroj: Popular Science