Efter år av utveckling och en investering på över 1.1 miljarder dollar är världens mest kraftfulla röntgenlaser nu i drift, vilket markerar ett monumentalt språng i vår förmåga att observera föremål i atomskala.
Den här banbrytande röntgenlasern drivs av SLAC National Accelerator Laboratory under United States Department of Energy och avger häpnadsväckande en miljon skurar per sekund – en anmärkningsvärd ökning jämfört med föregångaren, som klarade bara 120 skurar per sekund. Dessutom är var och en av dessa laserskurar upp till 10,000 XNUMX gånger ljusare, vilket lovar en ny era av vetenskaplig upptäckt.
LCLS-II XFEL: den mest kraftfulla röntgenlasern
LCLS-II XFEL (röntgenfri elektronlaser) är namnet på denna extraordinära maskin, och den fungerar genom att kyla ner elektroner till temperaturer som är kallare än rymden och sedan driva dem till nästan ljusets hastighet. Detta är den uppgraderade versionen av ett instrument utformat för att fånga högupplösta bilder av mikroskopiska föremål på ultrasnabba tidsskalor.
Röntgenfria elektronlasrar, som LCLS-II, producerar ultraljusa och ultrakorta pulser av röntgenljus, vilket gör det möjligt för forskare att observera beteendet hos molekyler, atomer och elektroner med oöverträffad precision på naturliga tidsskalor för kemiska reaktioner , biologiska processer och materialomvandlingar. Den tidigare iterationen av denna teknik gjorde det möjligt för forskare att avbilda virus, replikera förhållanden i en stjärnas kärna, generera tillstånd som är hetare än jordens kärna, skapa öronbedövande ljud och efterlikna den typ av "diamantregn" som kan uppstå på planeter som Neptunus.
LCLS-II fungerar på samma grundläggande principer som sin föregångare men med flera anmärkningsvärda uppgraderingar. Den mest betydande förbättringen är kylsystemet, som är beroende av en uppsättning av 37 kryomoduler för att sänka utrustningens temperatur till -271°C, strax över absolut noll (-273.15°C). Flytande heliumkylvätska cirkulerar genom dessa moduler från två stora heliumkryoplantor. Vid sådana kyliga temperaturer blir niobmetallhålrummen inuti modulerna supraledande, vilket gör att elektroner kan flöda genom dem utan motstånd.
Vilka användningsområden har den?
Tillämpningarna av denna röntgenlaser är olika och långtgående. Det kan spela in realtidsfilmer av kemiska reaktioner, såsom fotosyntes, och hjälpa till att analysera strukturerna hos komplexa molekyler. Dessutom kan det bidra till utvecklingen av kvantdatorer.
USA:s energisekreterare Jennifer Granholm hyllade denna prestation och sa att ljuset från SLAC:s LCLS-II kommer att belysa de minsta och snabbaste fenomenen i universum, vilket leder till betydande upptäckter inom olika områden, från människors hälsa till kvantmaterialvetenskap. Denna uppgradering säkerställer att USA förblir i framkanten av röntgenvetenskapen och ger insikter om hur vår värld fungerar på atomär nivå.
Sammanfattningsvis inleder aktiveringen av LCLS-II XFEL en ny era av vetenskaplig utforskning och kunskapsinhämtning, tack vare dess oöverträffade förmåga att fånga de minsta och mest flyktiga aspekterna av vårt universum.
