Brightest laser blows up water in a cinematic first

https://youtu.be/NItuucIaWfE

Scientists have captured dramatic video footage of what happens to liquid droplets when they are hit with the beam of an X-ray laser. Spoiler alert: They explode.

These are the first movies of the microscopic realm showing water being vaporized by the world's brightest X-ray laser, taken at the Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory. Data from this research could lead to better understanding and use of X-ray lasers in experiments, according to SLAC.

The footage shows the X-ray pulse ripping a drop of liquid apart, which creates a cloud of smaller particles and vapor. When the X-ray pulse hits a jet of liquid,it initially creates a hole in the stream. As the gap grows, the ends of the jet become an umbrella-like shape, eventually folding back to merge with the jet. [Gallery: Dreamy Images Reveal Beauty in Physics]

Scientists use X-ray lasers' extremely bright, fast flashes of light to take atomic-level snapshots of nature's speediest processes.

"Understanding the dynamics of these explosions will allow us to avoid their unwanted effects on samples," Claudiu Stan of the Stanford PULSE Institute, a joint institute of Stanford University in California and SLAC, said in a statement.

"It could also help us find new ways of using explosions caused by X-rays to trigger changes in samples and study matter under extreme conditions," he said. "These studies could help us better understand a wide range of phenomena in X-ray science and other applications."

Liquids are commonly used to bring samples into the X-ray beam's path for analysis. In only a tiny fraction of a second, samples can blow up from the power of an ultrabright X-ray, but researchers can, in most cases, take the data they need before damage sets in.

The new study, published online May 23, 2016, in the journal Nature Physics, shows, in microscopic detail, how these explosions unfold. The researchers took one image, timed from five-billionths of a second to one ten-thousandth of a second, for each X-ray pulse hitting the liquid. The images were then edited together into movies.

From the data gathered during these experiments and their resulting movies, the researchers developed mathematical models to describe the liquid explosions. These models could help researchers tune the lasers more precisely, and will eventually be used in experiments employing extremely high-powered X-ray lasers. That could include the European XFEL, a laser currently under construction in Germany that will fire thousands of times faster than those at SLAC.

"The jets in our study took up to several millionths of a second to recover from each explosion, so if X-ray pulses come in faster than that, we may not be able to make use of every single pulse for an experiment," Stan said. "Fortunately, our data show that we can already tune the most commonly used jets in a way that they recover quickly, and there are ways to make them recover even faster."

Follow Kacey Deamer @KaceyDeamer. Follow Live Science @livescience, on Facebook & Google+. Original article on Live Science.

DOOR BENEDICTE LEMMELIJN.

Wetenschappers ontdekten onlangs een nieuwe planeet. Of daar gaan ze toch van uit. De planeet werd nooit echt geobserveerd en het bestaan ervan wordt afgeleid uit indirecte bewijzen. Het is immers de ‘best mogelijke verklaring’. Als zoiets kan binnen de exacte wetenschappen kan het in de theologie dan ook voor de duiding van de werkelijkheid die ons ‘overstijgt’?

Of u het ook vernam, weet ik niet, maar ik kwam het te weten via de krant… Intussen kan u het overal googelen en het via een leerrijk filmpje te weten komen: Amerikaanse wetenschappers maakten onlangs de ontdekking bekend van een nieuwe planeet in ons eigenste zonnestelsel, ‘planet nine’, de negende. Op zich is dat al opzienbarend nieuws, maar voor mij nog opzienbarender is de wijze waarop deze kennis tot stand komt. Wat ik u hier vertel heeft natuurlijk ongetwijfeld te lijden onder mijn beperkt positief-wetenschappelijk begripsvermogen, maar de kern ervan komt toch wel min of meer in de buurt. Men ontdekte in ons zonnestelsel, héél héél ver van hier, een reusachtige planeet, die tot tien keer groter is dan de aarde met een diameter van twee tot vier keer deze van de aarde, en die twintig keer verder van de zon verwijderd is dan Neptunus, onze verste buur. De kring van haar baan duurt niet één jaar zoals bij de aarde, of tien jaar zoals bij Jupiter, maar twintigduizend jaar! Op zijn minst indrukwekkend…

Als u nu, zoals ik, dacht dat men deze planeet ontdekt heeft met reuze-telescopen of andere ingenieuze toestellen, dan hebt u het mis. Men heeft namelijk deze planeet nog op geen enkele wijze gezien. Er is geen enkele directe observatie. Men beschikt alleen over ‘indirect bewijs’. Het aannemen van het bestaan van deze megaplaneet wordt, weliswaar op basis van verworven kennis in gelijkaardige observaties, ‘de best mogelijke verklaring’ genoemd voor een aantal verschijnselen die men wél kan zien. Men heeft met name vastgesteld dat elementen zich in de zogenaamde Kuipergordel bewegen in een vaste baan en in dezelfde richting. Er wordt een soort zwaartekracht waargenomen, en dit in een zone die veel groter is dan die van eender welke andere planeet in ons zonnestelsel. De kans dat zoiets toevallig is, is 0,007%: “onmogelijk… tenzij er iets anders aanwezig is”, concluderen de ontdekkers in de Astronomical Journal. “We hebben getracht eerst sceptisch te zijn”, beweren de onderzoekers, maar het blijft “de meest plausibele verklaring”: er moet een planeet zijn die dit alles veroorzaakt.

Indirecte aanwijzingen

Onze nieuwe verre buur wordt dus niet bekend gemaakt omdat hij direct geobserveerd werd. Neen, zijn bestaan wordt ‘gepostuleerd’, en ja, u leest het goed: ‘gepostuleerd’, op basis van deductie tegen de achtergrond van de toepassing van wiskundige modellen en computersimulaties. Voor mij, die geleerd werd dat positieve wetenschappen met ‘bewijzen’ en ‘feiten’ werken, klinkt dit merkwaardig. Als we in de theologie en de filosofie nadenken, observeren, induceren en deduceren en dat ook op een methodische wijze – lees: ‘wetenschappelijke’ wijze –, doen, dan wordt dit niet positief-wetenschappelijk genoemd. Maar wat me nog méér treft, is de volkomen analogie in een andere deductie.

Al duizenden jaren zien, observeren en beschrijven wij, kleine mensen, wat er is, wat er groeit en bloeit, wat er beweegt en zich ontplooit in de natuur die ongelooflijk mooi en ingenieus in elkaar zit. We bewonderen de kern van de menselijke cellen en de bouw van een regenworm. We onderzoeken de samenstelling van de wolken en beschrijven met verbazing de wijze van ademhalen en drinken van een sprietje duingras. En niet in het minst staren we ons blind op het heelal in al zijn duizelingwekkende grootsheid… Bij het aanschouwen van zoveel ‘indirect bewijs’, zij wij, mensenkinderen, tot de conclusie gekomen dat ‘de best mogelijke verklaring’ zou zijn dat er ‘iets anders en groters moet zijn’ aan de oorsprong van dat alles. In de grondlaag van alle religies articuleerde zich een scheppingsgedachte die ingebed werd en wordt in een ‘geloof’ in iets dat die mooie wereld overstijgt, in het ‘transcendente’. Dat iets werd Iemand, en die Iemand wordt God genoemd.

Neen, we zien dat ‘andere’, dat ‘grotere’, dat ‘goddelijke’ niet. Inderdaad, we geven het in onze theologie ook grif toe. ‘God is groter’: we kunnen hem niet ‘vatten’ of begrijpen. Maar wat we wél zien, zijn ‘indirecte aanwijzingen’, zou men kunnen zeggen. En alle filosofische en theologische godsbewijzen die al dan niet overtuigen ten spijt, is het zien van wat we wel kunnen zien – net zoals de vliegende elementen in de baan van onze nieuwe mysterieuze planeet – de eerste aanleiding tot het ‘postuleren’ van de ‘best mogelijke en meest plausibele verklaring’ ervan: iets of iemand, hoe we die ook omschrijven of zijn gaan invullen, die ons mensen en onze hele wereld, het heelal en ‘planet nine’ incluis, overstijgt…

{ https://kuleuvenblogt.be/ }