Αυτό το λέιζερ ακτίνων Χ μόλις έλαβε μια σημαντική αναβάθμιση

Ένα από τα πιο ισχυρά λέιζερ στον κόσμο μπορεί σύντομα να αρχίσει να κοιτάζει βαθύτερα στον ατομικό κόσμο χάρη στις πρόσφατες, αιχμής αναβαθμίσεις ακτίνων Χ.

Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντή SLAC του Στάνφορντ

έχει ανακοινώσει βελτιώσεις στο συστατικό λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων ακτίνων Χ (XFEL) του Linac Coherent Light Source-II (LCLS-II) επιτρέποντας «απαράμιλλες δυνατότητες» για την εξέταση κβαντικών υλικών – ορόσημο για πάνω από 13 χρόνια.

«Αυτό το επίτευγμα σηματοδοτεί το αποκορύφωμα πάνω από μια δεκαετία δουλειάς», δήλωσε ο διευθυντής του έργου LCLS-II, Greg Hays, μέσω του

Δήλωση της 18ης Σεπτεμβρίου

. «Δείχνει ότι όλα τα διαφορετικά στοιχεία του LCLS-II λειτουργούν αρμονικά για να παράγουν φως λέιζερ ακτίνων Χ σε έναν εντελώς νέο τρόπο λειτουργίας».

[Related:



How to

make an X-ray laser that’s colder than space


.]

Παρά την ταξινόμησή του ως «λέιζερ», το LCLS-II μπορεί να θεωρηθεί περισσότερο ως ένα τεράστιο μικροσκόπιο παρά ως μια

συσκευή

που παράγει φωτεινά σημεία φωτός. Όταν ενεργοποιείται, ένα XFEL δημιουργεί εξαιρετικά φωτεινούς παλμούς φωτός ακτίνων Χ τόσο γρήγορα που μπορούν να συλλάβουν λεπτομέρειες συμπεριφοράς ηλεκτρονίων, ατόμων και μορίων στα φυσικά τους χρονοδιαγράμματα. Η SLAC κατασκεύασε το πρώτο φυσικό XFEL στον κόσμο, το οποίο άρχισε να λειτουργεί το 2009 πυροδοτώντας ηλεκτρόνια μέσω ενός επιταχυντή σωματιδίων μέσω ενός χάλκινου σωλήνα σε

θερμοκρασία

δωματίου με 120 παλμούς ανά δευτερόλεπτο.

Το XFEL του LCLS-II, ωστόσο, προσφέρει έως και ένα εκατομμύριο παλμούς ακτίνων Χ ανά δευτερόλεπτο—περίπου 8.000 φορές πιο συχνά, καθώς και 10.000 φορές φωτεινότερους, από τον προγονικό του. Οι ικανότητες κατασ

τροφή

ς ρεκόρ του LCLS-II εξαρτώνται από έναν υπεραγώγιμο επιταχυντή τελευταίας τεχνολογίας που χρησιμοποιεί 37 κρυογονικές μονάδες για να ψύχει το περιβάλλον του στα εκπληκτικά -456 F. Αυτό είναι ακόμα πιο κρύο από το κενό του εξωτερικού διαστήματος και μόνο μερικές μοίρες λιγότερο από το απόλυτο μηδέν.

Οι επιστήμονες σκοπεύουν να χρησιμοποιήσουν τις αναβαθμίσεις LCLS-II για να μελετήσουν τις αλληλεπιδράσεις των κβαντικών υλικών, επίσης, κάτι σημαντικό για να εξετάσουν με ακρίβεια τις «ασυνήθιστες και συχνά αντιδιαισθητικές ιδιότητές τους», σύμφωνα με

Η ανακοίνωση της SLAC

. Η καλύτερη κατανόηση αυτών των χαρακτηριστικών θα μπορούσε να οδηγήσει σε εξαιρετικά γρήγορη επεξεργασία δεδομένων, πιο ενεργειακά αποδοτικές συσκευές, κβαντικούς

υπολογιστές

, καθώς και σε μια σειρά από άλλες τεχνολογικές ανακαλύψεις. «Από τον περίπλοκο χορό των πρωτεϊνών μέχρι τον μηχανισμό της φωτοσύνθεσης, το LCLS-II θα ρίξει φως στα βιολογικά συστήματα με λεπτομέρειες που δεν έχουν ξαναδεί», αναφέρει η σύνοψη της SLAC.

[Related:


Physicists take first-ever X-rays of single atoms


.]

PopSci

έχει παρακολουθήσει την πρόοδο της υποκείμενης τεχνολογίας υπεραγωγών του LCLS-II εδώ και δεκαετίες. «Πολύ κάτω στην κλίμακα θερμοκρασίας κοντά στο απόλυτο μηδέν (−459°F) βρίσκεται ένας παράξενος κόσμος «ηλεκτρικής αέναης κίνησης»—ή υπεραγωγιμότητας—όπου τα ηλεκτρικά ρεύματα, μόλις τεθούν σε κίνηση, ρέουν για πάντα».

PopSci

περιγράφηκε για πρώτη φορά το 1967. «Με τις νέες εξελίξεις στα υλικά και τις μεθόδους ψύξης τους, πραγματικά φανταστικές συσκευές διαμορφώνονται σε εργαστήρια σε όλη τη χώρα».