В поисках невидимого: как изменится наука с новым лазером LCLS-II?

Самый мощный в мире публично известный рентгеновский лазер, расположенный в Лаборатории национального ускорителя SLAC при Департаменте энергетики США, получил существенный апгрейд.

Лазер Linac Coherent Light Source ( LCLS ) теперь может выдавать до миллиона импульсов в секунду, каждый из которых в 10 000 раз ярче, чем у предыдущих аналогов. Это делает его в 8 000 раз мощнее предшественника.

Как уточнили Майк Данн и Грег Хейс, директор LCLS и директор проекта LCLS-II, «длина волны этих рентгеновских лучей примерно равна размеру атома, что позволяет отслеживать внутреннюю структуру молекулы в режиме стоп-кадра на уровне фемтосекунд».

Обновлённая установка позволяет создавать настоящее slowmotion-кино на атомно-молекулярном уровне, что даёт учёным возможность в реальном времени наблюдать химические реакции и квантовые явления, такие как сверхпроводимость.

LCLS-II работает на основе пульса ультрафиолетового света, который сталкивается с фотокатодом, запуская каскад электронов. Электроны разгоняются почти до скорости света в ряду из 37 криогенных модулей с сверхпроводящими магнитами.

Эта мощная инсталляция может применяться в различных научных дисциплинах — от медицинских исследований до квантовой науки о материалах, заявила Дженнифер Гранхольм, министр энергетики США.

Система оснащена двумя криогенными установками для производства жидкого гелия и парой ундуляторов для производства рентгеновских лучей, а также дополнительными датчиками и сенсорами с высокой вычислительной мощностью для быстрой обработки данных.

LCLS-II может генерировать рентгеновские лучи на «жёстких» и «мягких» длинах волн, что позволяет исследовать объекты на совсем разных уровнях, начиная от фармацевтических молекул и заканчивая квантовыми материалами.

«Мягкие рентгеновские лучи полезны для изучения электронов в молекуле, а жёсткие расскажут о структуре материала», — подчеркнули Данн и Хейс.

Подобных установок в мире немного, и все они расположены преимущественно в США, Европе и Азии, в то время как LCLS-II на текущий момент является самой мощной из них.

Эксперименты с использованием нового лазера начнутся в ближайшие недели, а учёные уже могут подавать заявки, чтобы лично поработать с инновационным инструментом.