VIDEO: Nadograđen najmoćniji rendgenski laser na svijetu

Najsnažniji rendgenski laser na svijetu spreman je za rad nakon velikog remonta. Velika nadogradnja sustava LCLS-II Nacionalnog laboratorija za energetiku Sjedinjenih Država SLAC kojim upravlja Sveučilište Stanford, koristi temperature hladnije od dubokog svemira da ubrza elektrone do brzine svjetlosti i ispali milijun rendgenskih zraka u sekundi.

LCLS-II je ono što je poznato kao rendgenski laser slobodnih elektrona (XFEL), instrument dizajniran za snimanje slika mikroskopskih objekata u visokoj rezoluciji i na ultrabrzim vremenskim razmjerima. Njegov prethodnik korišten je za snimanje virusa, rekreiranje uvjeta u središtu zvijezde, kuhanje vode u plazma stanja toplija od Zemljine jezgre, stvaranje najglasnijeg mogućeg zvuka i kreiranje "dijamantne kiše" koja bi mogla padati na planetima poput Neptuna.

Druga faza instrumenta bit će sposobna za mnogo više. Rendgenski impulsi iz LCLS-II bit će u prosjeku 10.000 puta svjetliji od onih njegovog prethodnika, a ispaljivat će ih milijun svake sekunde, što je ogromno povećanje u odnosu na originalnih 120 impulsa u sekundi.

"U samo nekoliko sati, LCLS-II će proizvesti više rendgenskih impulsa nego što je trenutni laser generirao tijekom cijelog svog životnog vijeka", rekao je Mike Dunne, direktor LCLS-a. "Podaci za koje su nekada bili  potrebni mjeseci za prikupljanje mogli bi se proizvesti za nekoliko minuta. To će podići znanost o X-zrakama na sljedeću razinu, utirući put za cijeli niz novih studija i unaprijediti našu sposobnost razvoja revolucionarnih tehnologija za rješavanje nekih od najdubljih izazova s ​​kojima se naše društvo suočava."

Kako je tekao razvoj najmoćnijeg rendgenskog lasera na svijetu kroz povijest možete vidjeti u ovom videu.

Najveća nadogradnja sustava je u akceleratoru u sredini sustava. Prethodno su elektroni bili ispaljeni niz bakrenu cijev na sobnoj temperaturi, dok LCLS-II koristi set od 37 kriomodula za hlađenje opreme do -271 °C, što je "za dlaku" iznad apsolutne nule. To čini tako da tekući helij rashladnu tekućinu uvodi u module iz dvije velike helijeve krioelektrane.

Na tako niskim temperaturama, šupljine metala niobija unutar modula postaju supravodljive, dopuštajući elektronima da prolaze s nultim otporom. Za napajanje oscilirajućeg električnog polja koje rezonira unutar ovih šupljina koriste se mikrovalovi, sinkronizirajući se s ritmom elektrona koji prolaze tako da im prenose energiju. Ova dodatna energija ubrzava elektrone, tako da do trenutka kada prođu kroz svih 37 kriomodula putuju brzinom bliskoj brzini svjetlosti.

Zatim, elektroni prolaze u ondulatore koji koriste jake magnete da povuku elektrone s jedne na drugu stranu. Novi ondulatori mogu generirati i "tvrde" i "meke" X-zrake, koje su korisne za različite ciljeve. "Tvrde" X-zrake mogu detaljno prikazati pojedinačne atome, dok "meke" X-zrake mogu pokazati protok energije između atoma i molekula .

Kako su kriomoduli dosegnuli najnižu temperaturu u travnju, instrument je sada spreman za testiranje s prvim elektronima, kaže tim. Očekuje se da će LCLS-II početi proizvoditi X-zrake kasnije ove godine. Kada se to dogodi, očekuje se da će nam postrojenje pružiti nove uvide u kemiju, biologiju, računalstvo i kvantnu mehaniku.