Novonadograđeni Linac koherentni izvor svjetlosti (LCLS), rendgenski laser slobodnih elektrona (XFEL) u nacionalnom akceleratorskom laboratoriju SLAC američkog Ministarstva energetike uspješno je proizveo svoje prve rendgenske zrake, a istraživači diljem svijeta čekaju u redu kako bi iskoristili njegov ambiciozni znanstveni program. 

Neviđene mogućnosti

Nadogradnja nazvana LCLS-II nudi dosad neviđene mogućnosti i najavljuje novu eru u istraživanju X-zraka. Znanstvenici će moći ispitati detalje kvantnih materijala s rezolucijom bez presedana kako bi pokrenuli nove oblike računalstva i komunikacije. Primjene su doista široke, od istraživanja koja će omogućiti razvoj čiste energije, preko razvoja novih vrsta lijekova, do otvaranja potpuno novih polja znanstvenog istraživanja. 

XFEL proizvodi ultra-svijetle, ultra-kratke pulseve rendgenske svjetlosti koji znanstvenicima omogućuju snimanje ponašanja molekula, atoma i elektrona s neviđenim detaljima u prirodnim vremenskim okvirima u kojima se događaju kemijske, biološke i materijalne promjene.

XFEL je korišten i u stvaranju prvog "molekularnog filma" za proučavanje složenih kemijskih procesa, promatranje načina na koji biljke i alge apsorbiraju sunčevu svjetlost kako bi proizveli sav kisik koji udišemo, proučavanju ekstremnih uvjeta koji pokreću evoluciju planeta te pojava kao što je dijamantna kiša.

Mogućnosti nadogradnje

Originalni LCLS, prvi tvrdi XFEL na svijetu, proradio je u travnju 2009., generirajući pulseve rendgenskih zraka milijardu puta svjetlije od svega što je postojalo prije. Svjetlo iz SLAC-ovog LCLS-II osvijetlit će najmanje i najbrže fenomene u svemiru i dovesti do velikih otkrića u disciplinama od ljudskog zdravlja do kvantne znanosti o materijalima.

Nadogradnja omogućava do milijun rendgenskih impulsa u sekundi, čak 8000 puta više od LCLS-a, i proizvodi gotovo kontinuirani snop rendgenskih zraka koji će u prosjeku biti 10.000 puta svjetliji od svog prethodnika.

Kriogeni moduli

Revolucionarni supravodljivi akcelerator sastoji se od 37 kriogenih modula ohlađenih na minus 270 Celzijevih stupnjeva, što je hladnije od svemira.

Ovaj akcelerator radi paralelno s postojećim bakrenim akceleratorom, što istraživačima omogućava promatranje u širem energetskom rasponu, snimanje detaljnih snimaka brzih procesa, ispitivanje osjetljivih uzoraka izvan dosega drugih izvora svjetlosti i prikupljanje više podataka u kraćem vremenu.

Vrhunske komponente

Uz novi akcelerator, LCLS-II je dobio i druge vrhunske komponente, uključujući novi izvor elektrona, dva snažna kriopostrojenja koja proizvode rashladno sredstvo za strukture niobija u krio modulima i dva nova ondulatora za generiranje X-zraka iz elektrona. snopa, kao i velike korake u laserskoj tehnologiji, ultrabrzu obradu podataka i napredne senzore i detektore.

Istraživači su se godinama pripremali za korištenje LCLS-II. Sad će zahvaljujući njemu moći proučavati interakcije u kvantnim materijalima na njihovim prirodnim vremenskim skalama i iskoristiti ih za izradu energetski učinkovitih uređaja, kvantnih računala, ultrabrzu obradu podataka i razvoj drugih tehnologija.

Snimanjem kemijskih reakcija na atomskoj razini na vremenskoj skali atosekunde na kojoj se kreću elektroni, LCLS-II će pružiti neviđene uvide u kemijske i biološke reakcije, što će primijeniti u razvoju obnovljivih izvora energije, proizvodnji gnojiva i smanjenju stakleničkih plinova.
 

Rendgenski impulsi koje generira LCLS-II omogućit će pak praćenje protoka energije kroz složene sustave u stvarnom vremenu. To će osigurati neviđenu razinu detalja i omogućiti razvoj ultrabrzog računalstva, održive proizvodnje i komunikacija.