Исследователи обещают множество открытий с новым инструментом

Речь идет о лазере Linac Coherent Light Source (LCLS) II, который способен производить до миллиона рентгеновских вспышек каждую секунду. Это примерно в 8000 раз больше, чем у оригинального лазера LCLS, создавая практически непрерывный луч высокоэнергетического света, который в 10 000 раз ярче, чем у прошлого рентгеновского лазера.

Это означает, что он может гораздо более детально фиксировать процессы на атомном уровне. Поэтому процессы, которые никогда раньше не наблюдались должным образом можно теперь видеть и, возможно, открыть совершенно новые области исследований.

лазер
Вид на криоустановку SLAC. (Мэтт Бердсли/Национальная ускорительная лаборатория SLAC)

На совершенно новый уровень может выйти изучение квантовых событий с более высоким разрешением, чем когда-либо прежде, или возможность запечатлеть химические процессы, которые происходят за очень маленький промежуток времени – от реакций в солнечных панелях и в структурах клеток для получения новых типов лекарств.

 

Установка расположена в Национальной ускорительной лаборатории SLAC в Калифорнии и управляется Стэнфордским университетом Министерства энергетики США. Объявление о его «первом свете» произошло после более чем десяти лет разработки и инвестиций на сумму более миллиарда долларов.

 

Свет LCLS-II SLAC осветит самые маленькие и быстрые явления во Вселенной и приведет к большим открытиям в самых разных дисциплинах, от здоровья человека до квантового материаловедения», — говорит министр энергетики США Дженнифер Грэнхольм.

 

В частности, LCLS-II — это рентгеновский лазер на свободных электронах (XFEL), в котором свободные электроны ускоряются до скорости света, создавая сверхяркие и сверхбыстрые вспышки света на сверхкоротких длинах волн — подобно вспышке фотокамеры,но со скоростью, намного превышающей ту, которую может воспринимать человеческий глаз.

 

В лазере заложен целый ряд передовых технологий, в том числе сверхпроводящий ускоритель и набор из 37 криогенных модулей, работающих при сверхнизких температурах, которые могут двигать электроны практически без потерь энергии.

Есть также два новых ондулятора – один «мягкий» или с низкой энергией и один «жесткий» или с высокой энергией – которые отвечают за генерацию рентгеновского света из ускоряющихся электронов, что является важной частью общего процесса.

 

В мире существует лишь несколько лазеров класса XFEL, и они уже привели к важным шагам вперед в нашем понимании таких явлений, как космическая погода и процесс фотосинтеза. Теперь возможностей станет возможно гораздо больше.

 

Способность этих устройств снимать «молекулярные фильмы» о мельчайших и кратчайших взаимодействияхпри скорости движения электронов или в аттосекундном масштабе времени – будет иметь колоссальное значение для физики, химии, биологии, техники и материаловедения.

 

«Эксперименты в каждой из этих областей начнутся в ближайшие недели и месяцы, в них примут участие тысячи исследователей со всей страны и всего мира», — обещает директор LCLS Майк Данн.