Une impulsion laser infrarouge (représentée par une onde oscillante rouge foncé) a été étroitement focalisée dans de l'eau pure où un plasma (nuage vert) est formé ; une onde de choc et une bulle (hémisphères) sont alors créées. Un signal acoustique enregistré avec un microphone est utilisé pour déterminer l'énergie déposée, un faisceau de rayons X divergent (cône violet) est utilisé pour imager un hologramme capturé par un détecteur. Crédit :Markus Osterhoff
Les chercheurs ont créé de minuscules bulles dans de l'eau à haute pression via des lasers focalisés intenses. Dans ces conditions, les bulles se dilatent à une vitesse supersonique et poussent une onde de choc constituée d'une coquille sphérique d'eau fortement comprimée. L'équipe de recherche dirigée par l'Université de Göttingen, en collaboration avec le Deutsches Elektronen-Synchroton (DESY) et le laser européen à électrons libres à rayons X (European XFEL) ont utilisé une technique innovante impliquant l'imagerie flash holographique et des impulsions laser à rayons X nanofocalisés. La recherche a été publiée dans Communication Nature .
L'équipe a d'abord créé de minuscules bulles d'un rayon de quelques millièmes de millimètre en focalisant une impulsion laser infrarouge dans l'eau pour créer une cavitation, un phénomène dans lequel de petites cavités remplies de vapeur, c'est à dire., bulles, forme dans un liquide. Les chercheurs ont observé la bulle en expansion avec des impulsions de rayons X retardées synchronisées mais soigneusement contrôlées.
« Contrairement à la lumière visible, où la réfraction et la diffusion brouillent l'image, L'imagerie aux rayons X résout non seulement la forme mais aussi le profil de densité de l'intérieur de la bulle et de l'onde de choc, " explique Malte Vassholz, doctorat étudiant à l'Université de Göttingen et auteur principal de la publication. "Cela nous a permis de générer des hologrammes à rayons X des minuscules bulles et d'enregistrer un grand flux de données avec des milliers d'événements, que nous avons ensuite analysés par un "algorithme de décodage" spécialement conçu pour obtenir la densité du gaz dans la bulle et l'onde de choc qui l'entoure. impulsion de rayon qui l'a mesuré, l'équipe pourrait alors enregistrer un film du processus.
Les résultats de son expérience remettent déjà en question les connaissances scientifiques actuelles et aideront d'autres scientifiques à développer de meilleurs modèles. Professeur Tim Salditt, Professeur de physique des rayons X à l'Université de Göttingen, explique, "Même si l'eau est le liquide le plus important sur Terre, il y a encore beaucoup à apprendre sur cette substance mystérieuse et insaisissable. Grâce aux propriétés uniques du rayonnement laser à rayons X généré au XFEL européen, et notre nouvelle méthode d'holographie monocoup, nous pouvons maintenant observer ce qui se passe réellement dans la vapeur et l'eau liquide dans des conditions extrêmes."
