В этой работе, опубликованной 11 октября в журнале Science, была определена точная точка разрушения, когда экстремальные давления начали необратимо деформировать медную структуру или решетку, так что она больше не могла вернуться в исходную форму. Такие эксперименты обеспечивают прямую проверку сложных компьютерных симуляций, моделирующих поведение многих миллионов атомов в крошечных образцах материала.Такое моделирование используется для разработки более прочных и долговечных материалов, таких как экранирование спутников, чтобы противостоять высокоскоростным ударам космического мусора, но их было трудно протестировать в лаборатории из-за крошечных образцов и коротких временных рамок.«Результаты позволяют проводить ряд экспериментов с материалами, которые можно сравнить с моделированием в тех же масштабах», — сказала Деспина Милатианаки, научный сотрудник отдела когерентного источника света (LCLS) SLAC, который руководил экспериментом. «Этот и будущие эксперименты, предназначенные для прямого сравнения с моделированием, помогут нам точно предсказать прочность материалов в экстремальных условиях».
В этом эксперименте исследователи поражали слой меди толщиной примерно 1 тысячную миллиметра или 1 микрон оптическими лазерными импульсами, а затем исследовали решетку меди сверхъяркими импульсами рентгеновского излучения. Они скомпилировали рентгеновские изображения в фильмы атомного масштаба, в которых подробно описывается, как решетка реагировала в разное время после удара, включая момент, когда медь достигла предела разрушения.«Спрос на время исследований в LCLS уже превысил цену, и эти результаты демонстрируют еще одну новую технику, которая, как мы полагаем, откроет дверь для множества новых экспериментов», — сказал Себастьен Буте, руководитель отдела когерентной рентгеновской визуализации LCLS ( CXI) Отделение, в котором проводились измерения.
Та же исследовательская группа, состоящая в основном из ученых SLAC с сотрудниками из Оксфордского университета, Стэнфордского университета и Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, также шокировала другие металлы, включая железо и титан, и анализирует данные, полученные из этих образцов.Последующие исследования, запланированные в LCLS на март, направлены на расширение исследования на дополнительные материалы и включение других методов рассеяния рентгеновских лучей, которые могут предоставить более подробную информацию о происхождении повреждений в решетке.