In het tijdschrift Nature Physics meldt een internationaal team, onder leiding van wetenschappers van de Oxford University, dat een korte puls van de FLASH-laser een kernelektron uit elk aluminiumatoom in een monster heeft ‘weggeslagen’ zonder de kristallijne structuur van het metaal te verstoren. Hierdoor werd het aluminium bijna onzichtbaar voor extreme ultraviolette straling.
‘Wat we hebben gecreëerd is een compleet nieuwe staat van materie die nog niemand eerder heeft gezien,’ zei professor Justin Wark van het departement natuurkunde van de Universiteit van Oxford, een van de auteurs van het artikel. Transparant aluminium is nog maar het begin. De fysische eigenschappen van de materie die we creëren zijn relevant voor de condities binnenin grote planeten, en we hopen ook dat we door het te bestuderen meer inzicht krijgen in wat er gebeurt tijdens het ontstaan van ‘miniatuursterren’ die ontstaan door krachtige laserimplosies, waardoor op een dag de kracht van kernfusie hier op aarde kan worden benut.’
De ontdekking werd mogelijk gemaakt door de ontwikkeling van een nieuwe stralingsbron die tien miljard keer helderder is dan welke synchrotron ter wereld dan ook (zoals de Diamond Light Source in het Verenigd Koninkrijk). De FLASH-laser, die in Hamburg, Duitsland, is gevestigd, produceert extreem korte pulsen van zacht röntgenlicht, die elk krachtiger zijn dan de output van een elektriciteitscentrale die een hele stad van elektriciteit voorziet.
Het Oxford-team, samen met hun internationale collega’s, richtte al deze energie op een plek met een diameter van minder dan een twintigste van de breedte van een menselijke haar. Bij zo’n hoge intensiteit werd het aluminium doorzichtig.
Hoewel het onzichtbare effect maar heel kort duurde – naar schatting 40 femtoseconden – toont het aan dat zo’n exotische toestand van materie kan worden gecreëerd met behulp van röntgenbronnen met een zeer hoog vermogen.
Professor Wark voegde daaraan toe: ‘Wat vooral opmerkelijk is aan ons experiment, is dat we gewoon aluminium in één enkele stap hebben veranderd in dit exotische nieuwe materiaal door deze zeer krachtige laser te gebruiken. Gedurende een korte periode ziet het monster eruit en gedraagt het zich in alle opzichten als een nieuwe vorm van materie. In bepaalde opzichten is de manier waarop het reageert alsof we elk aluminiumatoom in silicium hebben veranderd: het is bijna net zo verrassend als de ontdekking dat je lood met licht in goud kunt veranderen!’
De onderzoekers zijn van mening dat de nieuwe benadering een ideale manier is om dergelijke exotische materietoestanden te creëren en te bestuderen en zal leiden tot verder werk dat relevant is voor uiteenlopende gebieden als planeetwetenschap, astrofysica en kernfusie-energie.
Een verslag van het onderzoek, ‘Turning solid aluminium transparent by intense soft X-ray photoionization’, is gepubliceerd in Nature Physics. Het onderzoek is uitgevoerd door een internationaal team onder leiding van wetenschappers van de Universiteit van Oxford, professor Justin Wark, dr. Bob Nagler, dr. Gianluca Gregori, William Murphy, Sam Vinko en Thomas Whitcher.