Най-мощният рентгенов лазер в света скоро ще бъде факт

Националната ускорителна лаборатория SLAC на Министерството на енергетиката в САЩ се готви да захрани най-мощния в света рентгенов лазер без електрони, като накара електроните да преминават през нов свръхпроводящ ускорител. Наречен Linac Coherent Light Source II (LCLS-II), новият проект е почти готов да пусне безпрецедентен поток от ултраярки рентгенови лъчи, невиждан досега.

Това се казва в прессъобщение на лабораторията, публикувано в понеделник.

„Щом електроните преминават през LCLS-II, това е доказателство, че нашата идея да направим източника на изключително мощна свръхпроводяща рентгенова машина в SLAC ще проработи“, каза в изявлението Дан Гонела, водещ учен в SLAC и ръководител на групата.

„Бяхме уверени в нашата работа, но докато не видите първите електрони действително да преминат, притеснението е налице“.

Десетилетие работа

Възвишеното начинание отне повече от десетилетие работа и видя сътрудничеството на четири национални лаборатории: Argonne, Berkeley Lab, Fermilab и Jefferson Lab. Университетът Корнел също допринесе за изследването.

Крайният резултат е впечатляващ.

„LCLS-II ще произвежда рентгенови лъчи, които са 10 000 пъти по-ярки от тези на съществуващото лазерно съоръжение със свободни електрони SLAC, LCLS – историческо надграждане, което ще отвори невъобразими досега гледни точки към някои от най-належащите научни въпроси на нашето време. Съоръжението ще пусне един милион рентгенови светкавици в секунда, много повече от сегашната скорост на LCLS от 120 светкавици в секунда“, отбеляза Дейвид Краузе в прессъобщението.

Приложенията, които ще излязат от експеримента, са много и разнообразни, включително „събиране на слънчева енергия за ново поколение чисти горива, изобретяване на устойчиви производствени методи за индустрията и проектиране на ново поколение лекарства, базирани на способността да се създават молекулярни филми за това как нашите телата реагират на болестта“.

Това развълнува инженерите от SLAC!

„Ние не отговаряме само на няколко въпроса с новия свръхпроводящ ускорител, ние позволяваме на учените да отговорят на невероятен брой въпроси“, казва мениджърът по електроника на SLAC Анди Бенуел.

Без прах

Постигането на този успех обаче не става лесно. В продължение на 10 години екипът работи усилено, за да запази новото съоръжение непокътнато и без прах, който може бързо да унищожи работата на свръхпроводящите кухини.

„Със сигурност имаше възможност праховите частици да се промъкнат в нашия нов свръхпроводящ ускорител“, каза Джон Шмердж, директор на дирекцията за ускорители на SLAC.

„Екипите изградиха ниобиеви кухини в съоръжения, които са на 1600-4000 км от SLAC години преди да ги инсталираме тук. Кухините може да са били чисти и работещи добре тогава, но тогава трябва да ги увиете и да ги изпратите в цялата страна с камиони. След това трябваше да инсталираме криомодулите в нашия тунел по време на пожароопасния сезон в Калифорния и да ги заварим заедно – всичко това може да внесе прах“.

Ниобият е рядък метал, който е от съществено значение за изграждането на ускорителя с близко до нулево съпротивление.

Електронен лъч

Сега новата основна цел на екипа е да подобри качеството на електронния лъч.

„Ако имате хубав тесен електронен лъч, получавате по-добро производство на рентгенови лъчи“, каза Шмерге. „Докато ако целият електронен лъч е разпръснат, няма да получите много фотони в края на тунела“.

„Произвеждането на високоенергиен електронен лъч ни дава усещането, че всичко работи, както се надявахме“, добави ученият от SLAC Аксел Брахман. „Мощният лъч е проблясък на светлина в края на дългия тунел на нашия проект“.