X 선이 물질에 닿으면 원자에서 전자가 튀어 나와 불안정한 상태가됩니다.불안정한 상태의 물질은 더욱 전자를 방출하거나 변형시키면서 안정된 상태로 완화되어 간다.
이러한 과정은 오제 과정이라 불리며, 매우 짧은 시간에 일어나기 때문에, 그 상세를 관측하는 것은 곤란하다.그러나 이번에 도호쿠 대학, 핀란드 국가 토룩 대학, 독일 국가 하이델베르그 대학, 프랑스 국가 파리 사클레 대학, 교토 대학, 히로시마 대학, 이화학 연구소, 고휘도 광과학 연구 센터 등의 합동 연구 팀은 일본의 X 선 자유전자 레이저시설 SACLA에서 X선을 다원자 분자에 조사한 후 수 10펨토초(1펨토초는 천조분의 1초)로 완결되는 초고속 반응을 포착하는 데 성공했다.
본 연구에서는 메탄 분자 중 2개의 수소 원자를 요오드 원자로 치환한 조드 메탄 분자에 X선을 조사하여 일어나는 과정을 관측하였다. X선을 조사한 분자는 에너지가 높고 불안정한 상태가 되어, 전자를 방출하면서 보다 에너지가 낮고 안정한 상태로 완화해 간다.마지막으로는 흩어져 이온화된 원자가 튀어나가지만, 완화 도중에 다른 레이저광을 조사하면 마지막으로 튀어나가는 이온이 변화한다고 한다.연구그룹은 튀어나오는 이온을 검출하고, 레이저광의 조사 타이밍에 의해 어떠한 변화가 일어나는지를 조사했다.그리고, 완화 과정 도중의 상태가 존재하는 시간이, 수십 펨토초 정도인 것을 밝혀냈다.또, 이 초고속 반응 중에 오제 과정뿐만 아니라 원자간 쿨롱 완화라고 불리는 과정도 관여하고 있는 것을 발견했다.
X선을 생체분자에 조사하면, 방사선 손상이라고 불리는 분자의 파괴가 일어나지만, 그 메카니즘은 아직 해명되어 있지 않다.본 성과가 방사선 손상 기구의 해명에 연결되면 방사선 치료를 정확하고 효율적으로 실시하는 것이 가능해질 것으로 기대된다.
