Courtesy of InterestingEngineering

Terobosan Penelitian: Memahami Interaksi Cahaya dan Materi dengan Efisiensi 100 Kali Lipat

Meningkatkan pemahaman tentang interaksi cahaya dan materi pada level kuantum dengan cara mencapai efisiensi fotoionisasi 100 kali lipat dan mempelajari keadaan inti ganda pada ion kripton yang sangat terionisasi, demi membuka kemungkinan eksperimen presisi tinggi dan memahami perilaku atom dalam kondisi ekstrem.

28 Nov 2025, 22.03 WIB

159 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Penelitian ini menunjukkan kemajuan signifikan dalam pemahaman interaksi cahaya dan materi.
Efisiensi fotoionisasi yang tinggi dapat digunakan untuk eksperimen presisi yang lebih baik.
Kolaborasi internasional sangat penting untuk mencapai hasil yang inovatif dalam sains.

Hamburg, Jerman - Para peneliti di European XFEL membuat kemajuan besar dengan meningkatkan efisiensi fotoionisasi hingga 100 kali lipat. Mereka menggunakan laser sinar-X paling kuat di dunia untuk menciptakan dan mempelajari keadaan inti ganda di ion kripton yang sangat terionisasi, yang berarti dua elektron inti terangkat secara bersamaan dalam waktu sangat singkat.

Keadaan inti ganda ini hanya berlangsung beberapa femtosekon, atau sepersejuta miliar detik, dan menciptakan kondisi langka yang memungkinkan penyerapan foton kedua sebelum posisi elektron kosong kembali terisi. Metode ini sangat sulit dilakukan sebelumnya karena intervalnya yang sangat singkat.

Dalam penelitian ini, mereka menggunakan ion kripton Kr26+, yang hanya memiliki 10 elektron tersisa, untuk memudahkan pemantauan interaksi antar elektron dan sinar-X. Hal ini membantu mengurangi gangguan yang disebabkan oleh elektron lain pada tingkat energi berbeda.

Yang menarik, kedua elektron inti dapat dieksitasi dengan energi foton yang hampir sama karena efek relativistik yang menggeser tingkat energi inti, sehingga memungkinkan penggunaan sinar-X dengan warna tunggal untuk kedua transisi tersebut. Cara ini sangat efisien dan menghasilkan peningkatan penyerapan foton lebih dari 100 kali lipat.

Penemuan ini membuka peluang untuk melakukan eksperimen presisi tinggi yang dapat merubah pemahaman kita tentang perilaku atom dan molekul dalam kondisi ekstrem. Teknologi ini juga berpotensi digunakan dalam eksperimen waktu-nyata dengan metode sinar-X dua warna dan dalam pengembangan laser Free-Electron generasi berikutnya.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/science/laser-makes-krypton-absorb-more-light

Analisis Ahli

José Crespo López-Urrutia

"Kemajuan ini tidak hanya memperdalam pemahaman kita terhadap interaksi cahaya dan materi, tetapi juga membuka pintu bagi eksperimen sinar-X presisi yang belum pernah ada sebelumnya."

Analisis Kami

"Ini adalah terobosan signifikan dalam studi interaksi foton dengan elektron inti yang sangat sulit diamati sebelumnya. Dengan efisiensi yang meningkat drastis, kita kini dapat membuka jendela baru untuk eksplorasi sifat materi di kondisi yang sebelumnya hanya bisa diprediksi secara teori."

Prediksi Kami

Penelitian ini akan mengarah pada eksperimen waktu-nyata yang lebih presisi menggunakan teknologi sinar-X dua warna, serta pengembangan lebih lanjut teknologi Free-Electron Laser yang dapat merevolusi studi atom dan molekul di kondisi ekstrem.

Pertanyaan Terkait

Apa yang dicapai oleh para peneliti di European XFEL?

Para peneliti di European XFEL berhasil meningkatkan efisiensi fotoionisasi sebesar 100 kali lipat dan mempelajari keadaan lubang inti ganda pada krypton.

Mengapa krypton terionisasi tinggi dipilih untuk penelitian ini?

Krypton terionisasi tinggi dipilih karena bentuk ekstrem ini memungkinkan pelacakan interaksi antar elektron dengan lebih jelas.

Apa yang dimaksud dengan keadaan lubang inti ganda?

Keadaan lubang inti ganda adalah kondisi di mana dua elektron inti dieksitasi secara bersamaan setelah penyerapan energi dari foton.

Bagaimana efek relativistik berperan dalam eksperimen ini?

Efek relativistik menyebabkan pergeseran tingkat energi elektron inti, yang memungkinkan resonansi ganda yang sempurna dalam eksperimen.

Apa implikasi dari temuan ini untuk eksperimen X-ray di masa depan?

Temuan ini dapat membuka kemungkinan baru untuk pengukuran X-ray presisi tinggi di eksperimen waktu tersusun di masa depan.