Най-мощният рентгенов лазер в света свети

Националната ускорителна лаборатория SLAC на Министерството на енергетиката на САЩ включи най-мощния рентгенов лазер в света. Рентгеновият лазер със свободни електрони (XFEL) Linac Coherent Light Source II (LCLS-II) мига милион пъти в минута и е 10 000 пъти по-ярък от своя предшественик.

Способността да се правят снимки и изображения е много мощен инструмент за учените. Той не само е ефективно средство за записване на данни, но може да бъде и много мощно средство за анализ. Например способността да се забавят събитията и да се наблюдава как се случват е довела до забележителни открития, връщащи се към първите стоп-моушън снимки на галопиращ кон, които показват за първи път как се движат краката му.

Проблемът идва, когато нещата станат много малки и много бързи. Отвъд определен мащаб, светлинните вълни са просто твърде дълги, за да уловят голяма част от каквито и да било детайли и е необходимо нещо по-фино настройващо се. Тук се намесват рентгеновите лъчи и по-специално твърдите рентгенови лазери.

Идеята зад надграждането на LCLS-II XFEL на стойност 1,1 милиарда щатски долара е да се удължи времето и да се произведе възможно най-високата разделителна способност чрез създаване на рентгенов лазер с възможно най-много импулси в секунда и правенето на тези импулси възможно най-ярки.

Това се постига чрез използване на подземен свръхпроводящ ускорител с непрекъсната вълна, който е дълъг две мили (3,2 км) и обработва енергия от 4 GeV. Това се използва за ускоряване на електрони с помощта на свръхпроводящи електромагнити почти до скоростта на светлината. След това електроните преминават през това, което най-добре се описва като поредица от мърдащи се магнитни полета, които карат електроните да излъчват кохерентни рентгенови лъчи. След това електроните се отделят и това, което ви остава, е най-мощният рентгенов лазер в света, който пулсира милион пъти в секунда или 8000 пъти по-бързо от своя предшественик и 10 000 пъти по-ярък.

Според SLAC такава рентгенова снимка е инструмент с голямо разнообразие от приложения. Например, той може да прави филми на химични реакции като фотосинтеза, докато се случват в реално време. Може също така да помогне при анализирането на структурата на сложни молекули и да помогне при проектирането на квантови компютри.

„Светлината от LCLS-II на SLAC ще освети най-малките и най-бързи явления във Вселената и ще доведе до големи открития в дисциплини, вариращи от човешкото здраве до науката за квантовите материали“, каза министърът на енергетиката на САЩ Дженифър Гранхолм. „Тази надстройка до най-мощния съществуващ рентгенов лазер държи Съединените щати в челните редици на науката за рентгеновите лъчи, предоставяйки прозорец към това как работи нашият свят на атомно ниво. Поздравления за невероятно талантливите инженери и изследователи в SLAC, които вложиха толкова много в този проект през последните няколко години, всичко това в преследване на знания.”

Видеото по-долу обсъжда приложенията на LCLS-II.

източник: SLAC