Eng kuchli pulsni chiqaradigan rentgen lazer!

Yaqinda SLAC Milliy tezlatkich laboratoriyasi olimlari ilmiy tadqiqotlar sohasida katta yutuq yaratdilar. Ular Kaliforniyadagi Lineer Accelerator Cogerent Light Source (LCLS-II) uskunasidan bugungi kunga qadar eng kuchli rentgen impulsini muvaffaqiyatli ishga tushirish uchun foydalandilar.
Bu impulsning davomiyligi shunchalik qisqa ediki, soniyaning atigi 4,4 trilliondan bir qismi (attosekundlar) ichida u deyarli 1 teravatt energiya - 1 hosil qildi, bu atom elektr stansiyasining oʻrtacha yillik energiya ishlab chiqarishidan000 barobar koʻp. .
LCLS-II — Chiziqli kogerent yorugʻlik manbasining takomillashtirilgan versiyasi boʻlib, AQSh Energetika vazirligining SLAC Milliy tezlatkich laboratoriyasida, Kaliforniya shtati, Menlo-Park shahridagi Stenford universitetiga tutashgan. Qurilma yorugʻlik nurini tezlashtirish uchun erkin elektron lazer texnologiyasidan foydalanadi. elektronlar yorug'lik tezligiga yaqinlashadi va kuchli rentgen nurlarini chiqarish uchun bir qator magnit maydonlar orqali nurni tebranadi. Ushbu rentgen nurlari molekulalar kabi mayda narsalarni tasvirlash, ulardagi atomlar orasidagi o'zaro ta'sirni kuzatish uchun ishlatilishi mumkin.
LCLS-II sekundiga million rentgen impulslarini chiqarishi mumkin, bu avvalgi LCLS lazerlariga qaraganda 8000 baravar ko'p. Impulsning ortishi tezligini impulsdagi elektronlar sonining ortishi bilan birlashtirganda, yangi qurilma avvalgisidan 10000 marta yorqinroq bo'ladi.
Shunisi e'tiborga loyiqki, LCLS-II soniyasiga 1 million rentgen impulslarini chiqarishi mumkin, bu avvalgi LCLS lazeriga nisbatan 8000-baravar ko'p. Impuls tezligining oshishi va har bir impulsdagi elektronlar sonining ortishi bilan birlashganda, yangi qurilma avvalgisidan 10,{6}} marta yorqinroq. Bundan tashqari, qurilma 10-50 femtosekundgacha boʻlgan qisqa impulslarni ishlab chiqishi mumkin, impuls davomiyligi past energiyali rentgen nurlari uchun 250 femtosekundgacha choʻziladi va hatto 10 femtosekunddan kam boʻlgan juda qisqa impulslarni yaratishga qodir.
Bunday qisqa to'lqin uzunliklari, qisqa impulslar va lazerlarning tez takrorlanishi bilan olimlar kimyoviy reaktsiyalarning sodir bo'lishini kuzatish uchun qurilmadan foydalanishlari mumkin. Asosan, har bir impuls reaksiyada ishtirok etuvchi atomlarning konfiguratsiyasini tasvirlashi mumkin va keyin bu tasvirlar molekulyar "kilmatsiya filmi" ga o'xshash effekt yaratish uchun bir-biriga bog'lanishi mumkin. 2018-yilda LCLS inshooti atigi 1000 femtosekundda insonning koʻrishi va fotosintezdagi kimyoviy jarayonlar haqidagi filmni muvaffaqiyatli suratga oldi.
LCLS-II nafaqat mayda narsalarni tasvirlash imkoniyatiga ega, balki 1 angstrom (10^-10 metr)gacha aniqlikka ega. Ushbu qobiliyat tadqiqotchilarga biologik tizimlardan tortib fotovoltaiklar va yonilg'i xujayralarigacha bo'lgan sohalarda atom jarayonlarini o'rganishga imkon beradi. Shu bilan birga, lazer qurilmasi olimlarga o'ta o'tkazuvchanlik, ferroelektr va magnitlanish kabi jismoniy hodisalarni yanada chuqurroq o'rganishga yordam beradi.
Yangilanishning asosiy tarkibiy qismlaridan biri bu ba'zi inqilobiy texnologiyalarni o'rnatishdir. Ilgari gaz pedallari xona haroratida ishlagan bo'lsa, yangilangan LCLS-II supero'tkazgichli gaz pedalidan foydalanadi, bu esa unga mutlaq nolga yaqin (-456 F yoki -271 daraja) haroratlarda ishlash imkonini beradi. ) LCLS-IIda elektron nurni aylantirish uchun yaxshiroq magnitlar ham mavjud.
LCLS-II endigina ish boshlagan bo'lsa-da, dastlabki LCLS gaz pedallarining muvaffaqiyati tadqiqotchilarga optimizm uchun sabab bo'ldi. 3,{2}} dan ortiq olimlar 1450 dan ortiq maqolalarni nashr etgan holda ushbu qurilmadan foydalanganlar. Ushbu kuchli rentgen impuls emitterining kelajakdagi ilovalari istiqbolli va ilmiy tadqiqotlar sohasiga yangi tushunchalar va yutuqlar olib kelishi kutilmoqda.