Odtrhnout elektron ze svrchní vrstvy atomového obalu není těžké. Vyrazit ho ze spodních vrstev už je složitější. Obvykle se k tomu používají další elektrony. Mezinárodní skupina fyziků to dokázala pomocí rentgenového záření.
Většina čtenářů si asi ještě vzpomene, že atomy se skládají z jádra a elektronového obalu. Bývá zvykem znázorňovat atom jako miniaturní sluneční soustavu, v níž elektrony obíhají okolo jádra jako planety okolo slunce. Je to složitější, protože ve světě malých rozměrů se hmota chová jinak, než jsme zvyklí ze světa rozměrů velkých. Musí se počítat i s její vlnovou povahou. Kdyby se elektrony chovaly jen jako malé nabité částice, musely by obíháním okolo jádra ztrácet energii a nakonec spadnout. Nespadnou, protože se chovají i jako vlny.
Každému elektronu v atomu přísluší určitá hladina energie. Čím víc je v moci jádra, tím je nižší. Když elektronu dodáte energii, může se přesunout z nižší hladiny na vyšší. Pokud naopak klesne, musí se energie zbavit, třeba ve formě elektromagnetického záření. Dodáte-li elektronu energii dostatečně velkou, atom opustí.
Většinou se to týká elektronů ve vnějších vrstvách elektronové slupky. Fyzikové už ale vytvořili atomy, jejichž vnější vrstvy byly obsazené a vnitřní prázdné. Dosud to dělali pomocí dalších elektronů, které své bratříčky ze spodních vrstev atomových slupek vyrážely. Mezinárodní skupině výzkumníků, vedených Nigelem Woolseym z univerzity v Yorku se to teď povedlo pomocí rentgenového záření. O svém pokusu referují v časopise Physical Review Letters.
Nečekaný objev
K bádání použili jeden z nejvýkonnějších laserů na světě, jímž disponuje fyzikální laboratoř, pojmenovaná po vědcích Edwardu Appletonovi a Ernestu Ruthefordovi, v britském Chiltonu. Jeho výkon se počítá v petawattech. Jeden petawatt je milión miliard (deset na patnáctou) wattů. Za pomocí laseru se dají elektrony urychlit na rychlosti blízké rychlosti světla. Výzkumníci Woolseyova týmu jimi bombardovali atomy, s úmyslem vyrazit další elektrony z jejich spodních vrstev.
Výsledek ale překvapil i je. Při analýze dat z pokusu vyšlo najevo, že atomové slupky nevyprazdňují elektrony. Jediná další možnost bylo rentgenové záření, které vzniká při pohybu elektronů rychlostí blízkou rychlosti světla.
Hvězdná reakce
Duté atomy jsou vedlejší produkt hlavního výzkumu, v němž se vědci snaží rozběhnout na Zemi termojadernou fúzi. Je to reakce, při níž se slučují lehčí atomová jádra na těžší, a uvolňuje se energie. Stejná reakce probíhá v jádrech hvězd. Kdyby se jí podařilo ovládnout, získalo by lidstvo téměř nevyčerpatelný zdroj energie. K zažehnutí fúze je potřeba udržet plazma po dostatečně vysokou dobu v dostatečně vysokém tlaku.
Jedna z cest, jak to udělat, je zahřát zahuštěné jaderné palivo pomocí výkonného laseru co nejrychleji, aby v něm začala probíhat žádoucí reakce dřív, než se atomová jádra příliš vzdálí. V současnosti se ale považuje za nejnadějnější jiný přístup, reprezentovaný zařízeními typu tokamak. Plazma pohromadě v nich udržuje magnetické pole.
