Cel mai puternic laser cu raze X din lume: un schimbător de joc în descoperirea științifică

După ani de dezvoltare și o investiție de peste 1.1 miliarde de dolari, cel mai puternic laser cu raze X din lume este acum funcțional, marcând un salt monumental în capacitatea noastră de a observa obiecte la scară atomică.

Operat de Laboratorul Național de Accelerator SLAC din cadrul Departamentului de Energie al Statelor Unite, acest laser cu raze X revoluționar emite un milion de rafale uimitoare pe secundă - o creștere remarcabilă în comparație cu predecesorul său, care a reușit doar 120 de rafale pe secundă. În plus, fiecare dintre aceste explozii laser este de până la 10,000 de ori mai strălucitoare, promițând o nouă eră a descoperirilor științifice.

laser cu raze X

LCLS-II XFEL: cel mai puternic laser cu raze X

LCLS-II XFEL (Laser cu raze X cu electroni fără raze X) este numele acestei mașini extraordinare și funcționează prin răcirea electronilor la temperaturi mai reci decât spațiul adânc și apoi propulsându-i la aproape viteza luminii. Aceasta este versiunea îmbunătățită a unui instrument conceput pentru a capta imagini de înaltă rezoluție ale obiectelor microscopice la intervale de timp ultrarapide.

Laserele cu electroni fără raze X, cum ar fi LCLS-II, produc impulsuri ultra-luminoase și ultrascurte de lumină cu raze X, permițând oamenilor de știință să observe comportamentul moleculelor, atomilor și electronilor cu o precizie fără precedent pe scalele de timp naturale ale reacțiilor chimice. , procesele biologice și transformările materialelor. Iterația anterioară a acestei tehnologii a permis cercetătorilor să imagineze viruși, să reproducă condițiile de la nucleul unei stele, să genereze stări mai fierbinți decât nucleul Pământului, să creeze sunete asurzitoare și să imite tipul de „ploaie de diamante” care ar putea apărea pe planete precum Neptun.

LCLS-II funcționează pe aceleași principii fundamentale ca și predecesorul său, dar cu câteva îmbunătățiri notabile. Cea mai semnificativă îmbunătățire este sistemul de răcire, care se bazează pe o serie de 37 de criomodule pentru a scădea temperatura echipamentului la -271°C, chiar peste zero absolut (-273.15°C). Lichidul de răcire cu heliu circulă prin aceste module de la două crioplante mari de heliu. La astfel de temperaturi frigide, cavitățile metalice de niobiu din interiorul modulelor devin supraconductoare, permițând electronilor să curgă prin ele fără nicio rezistență.

Ce întrebuințări are?

Aplicațiile acestui laser cu raze X sunt diverse și de anvergură. Poate înregistra filme în timp real ale reacțiilor chimice, cum ar fi fotosinteza, și poate ajuta la analiza structurilor moleculelor complexe. În plus, poate contribui la dezvoltarea computerelor cuantice.

Secretarul SUA pentru Energie Jennifer Granholm a lăudat această realizare, afirmând că lumina de la LCLS-II al SLAC va lumina cele mai mici și mai rapide fenomene din univers, ducând la descoperiri semnificative în diverse domenii, de la sănătatea umană până la știința materialelor cuantice. Această actualizare asigură că Statele Unite rămân în fruntea științei cu raze X, oferind perspective asupra funcționării la nivel atomic al lumii noastre.

În rezumat, activarea LCLS-II XFEL anunță o nouă eră a explorării științifice și a dobândirii de cunoștințe, datorită capacităților sale de neegalat de a surprinde cele mai mici și mai trecătoare aspecte ale universului nostru.