長年の開発と 1.1 億ドルを超える投資を経て、世界で最も強力な X 線レーザーが実用化され、原子スケールの物体を観察する能力が飛躍的に向上しました。
米国エネルギー省傘下の SLAC 国立加速器研究所によって運用されているこの画期的な X 線レーザーは、120 秒あたり 10,000 万バーストという驚異的なバーストを放射します。これは、XNUMX 秒あたりわずか XNUMX バーストしか処理できなかった前世代と比較して、顕著な増加です。 さらに、これらのレーザー バーストはそれぞれ最大 XNUMX 倍も明るく、科学的発見の新時代を約束します。
LCLS-II XFEL: 最も強力な X 線レーザー
LCLS-II XFEL (X 線自由電子レーザー) はこの並外れたマシンの名前であり、電子を深宇宙よりも低い温度まで冷却し、光速に近い速度まで推進することで動作します。 これは、超高速のタイムスケールで顕微鏡対象物の高解像度画像を取得するように設計された機器のアップグレード バージョンです。
LCLS-II のような X 線自由電子レーザーは、超高輝度かつ超短パルスの X 線光を生成し、科学者が化学反応の自然な時間スケールで前例のない精度で分子、原子、電子の挙動を観察できるようにします。 、生物学的プロセス、物質の変換。 この技術の前回の反復により、研究者はウイルスを画像化し、星の核の状態を再現し、地球の核よりも熱い状態を生成し、耳をつんざくような音を作り、海王星のような惑星で発生する可能性のある「ダイヤモンドの雨」の種類を模倣することができました。
LCLS-II は、前任者と同じ基本原則に基づいて動作しますが、いくつかの注目すべきアップグレードが施されています。 最も重要な改善点は冷却システムで、37 個のクライオモジュールのアレイに依存して装置の温度を絶対零度 (-271 °C) のすぐ上の -273.15 °C まで下げます。 液体ヘリウム冷却剤は、XNUMX つの大型ヘリウム クライオプラントからこれらのモジュールを通って循環します。 このような極寒の温度では、モジュール内のニオブ金属空洞が超電導状態になり、電子が抵抗なく通過できるようになります。
どのような用途があるのでしょうか?
この X 線レーザーの用途は多様かつ広範囲に及びます。 光合成などの化学反応のリアルタイム動画を記録し、複雑な分子の構造の分析に役立てることができます。 さらに、量子コンピューターの開発にも貢献できます。
米国エネルギー長官ジェニファー・グランホルムはこの成果を称賛し、SLACのLCLS-IIからの光は宇宙の最小かつ最速の現象を照らし、人間の健康から量子材料科学に至るまで、さまざまな分野にわたる重要な発見につながるだろうと述べた。 このアップグレードにより、米国は今後も X 線科学の最前線に留まり、世界の原子レベルの仕組みについての洞察が得られるようになります。
要約すると、LCLS-II XFEL の活性化は、宇宙の最も小さく、最もつかの間の側面を捉える比類のない能力のおかげで、科学探査と知識獲得の新時代の到来を告げるものです。
