Wat krijg je als je de krachtigste röntgenlaserstraal op een molecuul richt? Een piepklein zwart gat, zo blijkt uit een nieuw experiment.

Wetenschappers van het SLAC National Accelerator Laboratory hebben de röntgenstraal van hun krachtige laser op xenonatomen en twee soorten moleculen met een jodiumatoom gericht. Binnen 30 femtoseconden (een miljoenste van een miljardste van een seconde) verloren de moleculen vrijwel alle elektronen. Daarna explodeerden de moleculen.

Het is bijzonder dat een laser in staat is om vrijwel alle elektronen van binnenuit te verwijderen. Het moleculaire zwarte gat lijkt daardoor een beetje op een echt zwart gat. Een singulariteit trekt namelijk materie naar zich toe, waarvan een flink deel wordt verorberd door het zwarte gat.

Intense straal
De gebruikte laserstraal is extreem krachtig. “Zo’n straal is honderd keer intenser dan wanneer we al het zonlicht dat nu op de aarde valt op een postzegel richten”, zegt wetenschapper Sebastien Boutet. Met speciale spiegels werd de röntgenstraal gefocust op een gebied van 100 nanometer groot. Dat is ongeveer duizend keer kleiner dan de breedte van een haar op jouw hoofd. De onderzoekers gebruikten moleculen met 53 of 54 elektronen, namelijk xenon en jodium.

Elektronendief
De laserstraal slaagde er in om de elektronen grotendeels te verwijderen, waardoor er ‘lege atomen’ overbleven. Toch stopte het proces toen niet. Het jodium verloor zijn elektronen, maar hierdoor kreeg het atoom een sterke positieve lading. Het atoom begon vervolgens elektronen van nabijgelegen atomen – zoals koolstof en waterstof – naar zich toe te trekken. Deze elektronen werden uiteindelijk afgestoten. Kortom, een jodiumatoom kan meer elektronen verliezen dan dat hij zelf rijk is: zijn eigen elektronen én elektronen van buuratomen.

Mogelijk zijn de atomen nog meer elektronen kwijtgeraakt, maar dit konden wetenschappers niet detecteren. Wellicht dat dit in een vervolgonderzoek uitgezocht kan worden.

Waarheen leidt de weg?
Het onderzoek is nuttig, want het leidt tot de ontwikkeling van betere instrumenten om moleculen, virussen en andere complexe materialen te fotograferen. Uiteindelijk betekent dit dat er weer betere medicijnen op de markt komen.