Los investigadores han creado pequeñas burbujas en agua a alta presión a través de láseres enfocados intensos. Bajo estas condiciones, las burbujas se expanden a una velocidad supersónica y empujan una onda de choque que consiste en una capa esférica de agua altamente comprimida. El equipo de investigación dirigido por la Universidad de Göttingen, Junto con Deutsches Elektronen-Synchroton (DESY) y el láser europeo de electrones libres de rayos X (European XFEL), se utilizó una técnica innovadora que incluía imágenes de flash holográficas y pulsos de láser de rayos X nanofocos. La investigación fue publicada en Comunicaciones de la naturaleza .

El equipo primero creó pequeñas burbujas con un radio de unas milésimas de milímetro al enfocar un pulso de láser infrarrojo en el agua para crear cavitación. un fenómeno en el que pequeñas cavidades llenas de vapor, es decir., burbujas formar en un líquido. Los investigadores observaron la burbuja en expansión con pulsos de rayos X sincronizados pero cuidadosamente controlados.

"A diferencia de la luz visible, donde la refracción y la dispersión difuminan la imagen, Las imágenes de rayos X no solo resuelven la forma sino también el perfil de densidad del interior tanto de la burbuja como de la onda de choque, "explica Malte Vassholz, Doctor. estudiante de la Universidad de Göttingen y autor principal de la publicación. "Esto nos permitió generar hologramas de rayos X de las pequeñas burbujas y registrar un gran flujo de datos con miles de eventos, que luego analizamos mediante un 'algoritmo de decodificación' especialmente diseñado para obtener la densidad del gas en la burbuja y la onda de choque a su alrededor ". Gracias al tiempo de retardo bien controlado entre el pulso láser de siembra que creó el efecto y el X- pulso de rayo que lo midió, Luego, el equipo podría grabar una película del proceso.

Los resultados de su experimento ya desafían la comprensión científica actual y ayudarán a otros científicos a desarrollar mejores modelos. Profesor Tim Salditt, Catedrático de Física de Rayos X en la Universidad de Göttingen, explica, "Aunque el agua es el líquido más importante de la Tierra, Aún queda mucho por aprender sobre esta sustancia misteriosa y esquiva. Gracias a las propiedades únicas de la radiación láser de rayos X generada en el XFEL europeo, y nuestro nuevo método de holografía de disparo único, ahora podemos observar lo que realmente sucede en el vapor y el agua líquida en condiciones extremas ".

Esta técnica de investigación proporciona información para procesos relevantes en otras aplicaciones:"La cavitación puede ser un efecto indeseable en fluidos en bombas o hélices, por ejemplo, pero se puede aprovechar para su uso en el procesamiento láser de materiales o para modificar reacciones químicas, "explica el Dr. Robert Mettin, un experto en la investigación de la cavitación durante muchos años en la Facultad de Física, Universidad de Göttingen.

"En cirugía láser, ondas de choque y gases comprimidos en pequeñas burbujas se crean intencionalmente en el tejido, por pulsos de láser, "añade Salditt." En el futuro, tales procesos podrían 'filmarse' en detalle, utilizando la metodología que hemos desarrollado, a nivel microscópico y con alta resolución temporal ".