قدرتمندترین لیزر اشعه ایکس جهان برای اولین‌بار پرتو پرتاب کرد

آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده SLAC متعلق به وزارت انرژی ایالات‌متحده (DOE) اولین پرتوهای ایکس را با استفاده از لیزر الکترون آزاد اشعه ایکس (XFEL) که بخشی از تجهیزات پیشرفته منبع نور منسجم لیناک (LCLS) محسوب می‌شود، پرتاب کرده است. از این فناوری به‌عنوان قدرتمندترین لیزر اشعه ایکس جهان یاد می‌شود که با هزینه 1.1 میلیارد دلاری ساخته شده است.

آزمایشگاه SLAC بیش از شش دهه است که ابزارهای قدرتمندی می‌سازد و از آن‌ها استفاده می‌کند. نسخه اصلی LCLS اولین فناوری لیزر الکترون آزاد اشعه ایکس جهان بود که سال 2009 کار خود را شروع کرد. نسخه اولیه LCLS از طریق یک لوله مسی باعث شتاب الکترون‌ها می‌شد و در هر ثانیه 120 پالس اشعه ایکس ایجاد می‌کرد.

نسخه جدید که LCLS-II نامیده می‌شود، بیش از یک دهه درحال ساخت بوده و 8000 برابر سریع‌تر است؛ یعنی می‌تواند در هر ثانیه نزدیک به یک میلیون پالس اشعه ایکس ایجاد کند. بنابراین این فناوری از تمام فناوری‌های اشعه ایکس دیگر قدرتمندتر است.

LCLS-II برای ارائه چنین عملکردی از شتاب‌دهنده ابررسانایی بهره می‌برد که برای پرتاب پرتوهای ایکس ساخته شده است. این شتاب‌دهنده از 37 ماژول تشکیل شده که می‌تواند هلیوم را تا دمای منفی 271 درجه سانتی‌گراد خنک کند. در این دما، شتاب‌دهنده الکترون‌ها را به حالت‌های انرژی بالا با اتلاف انرژی تقریباً صفر می‌رساند.

علاوه بر منبع الکترونی جدید، LCLS-II همچنین دارای دو موج‌ساز جدید است که می‌توانند پرتوهای ایکس را از پرتوهای الکترونی تولید کنند. این دو موج‌ساز که «نرم» و «سخت» نامیده می‌شوند، اشعه ایکس با انرژی کم و زیاد تولید می‌کنند و به محققان اجازه می‌دهند تا آزمایش‌های خود را با دقت بالاتر و امکان کاوش عمیق‌تر انجام دهند. گفتنی است که عنوان لیناک در نام LCLS به «شتاب‌دهنده ذره‌ای خطی» اشاره دارد.

کاربردهای فناوری لیزر اشعه ایکس LCLS

درباره کاربردهای این فناوری، LCLS در ساخت اولین «فیلم مولکولی» برای مطالعه فرایندهای شیمیایی پیچیده و بررسی نحوه جذب نور خورشید توسط گیاهان و جلبک‌ها نقش مهمی داشته است. همچنین پرتوهای ایکس تولید‌شده توسط این ابزار در‌زمینه نحوه تکامل سیارات و تشکیل باران‌های الماسی نقش دارند. در بیانیه مطبوعاتی آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده SLAC گفته شده است که محققان اکنون با LCLS-II می‌توانند مواد کوانتومی را با جزئیات بیشتری مطالعه کنند و این فناوری راه را برای ساخت دستگاه‌های کوانتومی کارآمدتر، رایانه‌ها و پردازش فوق‌سریع داده‌ها هموار می‌کند.