Группа физиков из Департамента молекулярной физики совместно с международными коллегами впервые зафиксировала перемещение атомов непосредственно перед их распадом под воздействием радиации. Исследование сосредоточено на межатомном распаде, опосредованном переносом электрона (ETMD). Этот механизм считается одним из главных факторов радиационного повреждения биологических систем, так как он провоцирует появление высокореактивных частиц в водной среде.
При попадании ионизирующего излучения в молекулу ее атомы переходят в возбужденное состояние. В процессе ETMD один атом стабилизируется, забирая электрон у соседа, а высвобождаемая энергия выбивает электрон из другой ближайшей частицы. Ранее предполагалось, что этот процесс происходит мгновенно в статичной структуре, однако новые данные указывают на сложную внутреннюю динамику.
Для изучения явления физики использовали модельную систему из одного атома неона и двух атомов криптона. В экспериментах на синхротронных установках BESSY II в Берлине и PETRA III в Гамбурге ученые установили, что перед распадом система остается стабильной в течение пикосекунды. По атомным меркам это продолжительный период – за это время частицы успевают существенно изменить свое положение в пространстве.
Авторы исследования называют это явление «блужданием» атомов. Движение ядер не просто сопровождает процесс, а напрямую управляет эффективностью электронного распада. С помощью реакционного микроскопа COLTRIMS удалось восстановить положение атомов в момент выброса электрона. Выяснилось, что система постоянно меняет геометрию: атомы криптона то приближаются к неону, создавая условия для передачи заряда, то отдаляются, образуя вытянутые структуры.
Результаты работы позволяют точнее моделировать воздействие радиации на воду и органические ткани. Понимание того, как взаимное расположение атомов влияет на развитие химических повреждений, имеет практическое значение для лучевой терапии и защиты живых клеток. Исследование подтверждает, что электронные процессы в материи неразрывно связаны с механическим движением ядер.
