Розпочав роботу найбільший і найпотужніший у світі рентгенівський лазер

Розпочав роботу найбільший і найпотужніший у світі рентгенівський лазер

4 вересня 2017 року відбулося офіційне включення в роботу найбільшого та найпотужнішого  рентгенівського лазера на вільних електронах European X-ray Free Electron Laser (XFEL).

Лазер XFEL, на спорудження якого було витрачено близько мільярда євро, являє собою лінійний прискорювач, який має кілька “портів” для виведення генерованого випромінювання, розміщений в надрах підземного тунелю, загальною довжиною 3.4 кілометра. Лазер розташовується на території Науково-дослідного центру DESY в Гамбурзі, Німеччина. За допомогою надкоротких спалахів рентгенівського випромінювання, що генеруються лазером XFEL, вчені зможуть складати тривимірні зображення структур молекул, інших частинок біологічного походження, дослідити внутрішню структуру і процеси, що відбуваються всередині різних матеріалів, і багато іншого. При цьому, зйомка буде проводитися зі швидкістю і з таким рівнем деталізації, які раніше були просто недосяжні.

Під час роботи лазера XFEL електрони розганяються всередині лінійного прискорювача до енергії в 17.5 ГеВ, перш ніж потрапити в область розташування низки магнітів, які називаються ондулятор. Магнітне поле ондулятора змушує розігнані електрони коливатися і сповільнюватися, і їх кінетична енергія перетворюється в енергію високоенергетичного рентгенівського випромінювання.

Після виходу на повну потужність система лазера XFEL буде здатна виробляти до 27 тисяч імпульсів інтенсивного рентгенівського випромінювання в секунду, довжина хвилі випромінюваних рентгенівських хвиль може регулюватися в межах від 0.05 до 4.7 нанометрів, що дозволить проводити зйомку з рівнем деталізації аж до окремих атомів. А мінімальна тривалість і висока швидкість чергування імпульсів дозволять отримувати послідовність знімків, які можна буде “зшити” в відео, фігурантами яких будуть біохімічні, хімічні реакції і інші швидкоплинні фізичні процеси.

З практичної точки зору можливості лазера XFEL будуть використані для досліджень і розробки нових лікарських препаратів, нових матеріалів і речовин для використання їх в електроніці, автомобільної, космічної та авіаційної промисловості. Крім цього, за допомогою нового рентгенівського лазера можна буде проводити дослідження поведінки матерії, що знаходиться в надзвичайних умовах, подібних умов всередині зірок, в околицях чорних дір і на поверхні деяких екзопланет.

І на закінчення слід зазначити, що своє перше рентгенівське “світло” лазер XFEL виробив в травні цього року. І, через кілька місяців, витрачених на тестування, налагодження та калібрування обладнання, лазер XFEL стане доступний для вчених, які зможуть проводити свої власні експерименти.