Рендгенски ласер који емитује најмоћнији пулс икада!

Недавно су научници из СЛАЦ Натионал Аццелератор Лаборатори направили велики искорак у области научних истраживања. Искористили су кохерентни извор светлости са линеарним акцелератором (ЛЦЛС-ИИ) у Калифорнији да успешно лансирају најмоћнији рендгенски пулс до сада.
Трајање овог импулса је било толико кратко да је за само 4,4 трилионтинке секунде (атосекунде) произвео скоро 1 терават енергије - 1,000 пута више од просечне годишње производње енергије у нуклеарној електрани .
ЛЦЛС-ИИ је унапређена верзија линеарног кохерентног извора светлости, смештен у СЛАЦ националној акцелераторској лабораторији Министарства енергетике САД, у близини Универзитета Станфорд у Менло Парку, Калифорнија. Уређај користи ласерску технологију слободних електрона да убрза зрак електрона да се приближе брзини светлости и осцилују сноп кроз низ магнетних поља да емитују интензивне рендгенске зраке. Ови рендгенски зраци се могу користити за снимање сићушних објеката, као што су молекули, да би се посматрале интеракције између атома унутар њих.
ЛЦЛС-ИИ може да емитује до милион рендгенских импулса у секунди, 8,000 пута више од ранијих ЛЦЛС ласера. Када се комбинује повећана брзина пулса са повећаним бројем електрона по импулсу, нови уређај је више од 10,000 пута светлији од свог претходника.
Значајно је да ЛЦЛС-ИИ може да емитује до 1 милион рендгенских импулса у секунди, што је 8000- пута више у односу на претходни ЛЦЛС ласер. У комбинацији са повећаном брзином пулса и већим бројем електрона по импулсу, нови уређај је више од 10,000 пута светлији од свог претходника. Поред тога, уређај може да производи кратке импулсе у распону од 10-50 фемтосекунди, са трајањем импулса до 250 фемтосекунди за нискоенергетске рендгенске зраке, и чак је способан да креира веома кратке импулсе мање од 10 фемтосекунди.
Са тако кратким таласним дужинама, кратким импулсима и брзим понављањима ласера, научници могу да користе уређај да посматрају како се одвијају хемијске реакције. У суштини, сваки импулс може да прикаже конфигурацију атома укључених у реакцију, а ове слике се затим могу спојити да би се створио ефекат сличан молекуларном "филму о глинању". У 2018, ЛЦЛС објекат је успешно произвео филм о људском виду и хемијским процесима укљученим у фотосинтезу за само 1,000 фемтосекунду.
ЛЦЛС-ИИ не само да има могућност снимања сићушних објеката, већ има и тачност до 1 ангстрема (10^-10 метара). Ова способност ће омогућити истраживачима да се упусте у атомске процесе у областима у распону од биолошких система до фотонапонских и горивних ћелија. Истовремено, ласерски уређај ће такође помоћи научницима да даље истражују физичке феномене као што су суперпроводљивост, фероелектрицитет и магнетизам.
Једна од кључних компоненти надоградње је инсталација неке револуционарне технологије. Док су раније педале гаса радиле на собној температури, надограђени ЛЦЛС-ИИ користи склоп суперпроводне папучице гаса, што му омогућава да ради на температурама које су близу апсолутне нуле (-456 степен Ф или -271 степен . ) ЛЦЛС-ИИ такође има боље магнете за закретање електронског снопа.
Иако је ЛЦЛС-ИИ тек почео са радом, успех раних ЛЦЛС педала за гас дао је истраживачима разлог за оптимизам. више од 3,000 научника је користило овај објекат, објавивши више од 1.450 радова. Будуће примене овог моћног рендгенског пулсног емитера су обећавајуће и очекује се да ће донети нове увиде и открића у области научних истраживања.