قدرتمندترین لیزر اشعه ایکس جهان پرتو منتشر کرد

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، این لیزر می تواند در هر ثانیه تا یک میلیون پالس اشعه ایکس منتشر کند و به مطالعه مکانیسم ها در فیزیک، شیمی و زیست شناسی کمک کند. آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC وزارت انرژی آمریکا با استفاده از نسخه ارتقا یافته لیزر اشعه ایکس بدون الکترون LCLS ، اشعه ساطع کرد.

نسخه لیزر ارتقا یافته LCLS-II مکان نما دارد و به هزینه ۱.۱ میلیارد دلار ساخته شده است.

آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC در استنفورد طی ۶ دهه ابزارهایی قدرتمند و عملیاتی را برای پیشرفت علم ساخته است. LCLS نخستین لیزر اشعه ایکس بدون الکترون(XFEL) است که در آوریل ۲۰۰۹ نخستین نور لیزر را منتشر کرد.

با وجود آنکه استفاده از اشعه ایکس در خدمات درمانی به یک روتین تبدیل شده، محققان همچنان از نسخه های قدرتمندتر برای بررسی مواد و درک بهتر آنها استفاده می کنند. لیزر اصلی LCLS حرکت الکترون ها را از طریق یک لوله مسی با دمای اتاق سرعت می بخشید و در نتیجه پالس های اشعه ایکس به ازای هر ثانیه به ۱۲۰ مورد محدود می شدند.

اماطی دهه ها ارتقاهایی انجام و LCLS-II تا ۸ هزار بار سریعتر شد اکنون نیز می تواند حدود یک میلیون پالس اشعه در ثانیه ارسال کند که بسیار قدرتمندتر از نسخه های قبلی است.

دلیل قابلیت های افزایش یافته LCLS-II استفاده از شتاب دهنده ابررسانایی است که برای ارسال اشعه ایکس ساخته شده است. این شتاب دهنده شامل ۳۷ ماژول است که می توانند هلیوم را تا۲۷۱- درجه سانتیگراد خنک کنند که این رقم اندکی بالاتر از دمای صفر مطلق است. شتاب دهنده در چنین دماهایی الکترون ها را به وضعیت انرژی بالا می رساند که میزان هدر رفت انرژی حدود صفر است.

تیم SLAC شتاب دهنده اصلی مسی را حفظ کردند و به این ترتیب داده هایی در طیف وسیع انرژی جمع آوری شد . همچنین امکان جمع آوری داده بیشتر در مدت زمان کمتر فراهم و همزمان گستره آزمایش ها در واحد نیز وسیع تر شد.

LCLS-II علاوه بر منبع الکترونی جدید، همچنین شاهد اضافه شدن ابزار موج ساز جدید است که می‌توانند پرتوهای ایکس را از پرتوهای الکترونی تولید کنند. این موج‌ها که «نرم» و «سخت» نامیده می‌شوند، اشعه ایکس با انرژی کم و پرانرژی تولید می‌کنند و به محققان این امکان را می‌دهند تا آزمایش‌های خود را با دقت بسیار بالاتر و امکان کاوش عمیق‌تر انجام دهند.

LCLS در ایجاد نخستین فیلم مولکولی برای مطالعه فرایندهای شیمیایی پیچیده و تماشای جذب نور خورشید توسط گیاهان و جلبک ها برای تولید اکسیژن به طور واقعی نقش مهمی داشت.

اکنون نسخه جدید این ابزار می تواند مواد کوانتومی را با دقت بیشتر رصد کند و مسیر برای ساخت دستگاه های کوانتومی، رایانه ها و پردازش بسیار سریع داده ها هموارتر می شود. همچنین محققان می توانند تصاویری از واکنش های شیمیایی در سطح اتمی ثبت و به این ترتیب فرایندهای کارآمدتری در صنایع مختلف و همچنین تولید انرژی طراحی کنند.