Самый крупный в мире лазер на свободных электронах произвёл свой первый выстрел. Во время испытания лазер выработал только один рентгеновский импульс за одну секунду, но учёные обещают к концу этого года увеличить показатель в тысячи раз.
XFEL — самый мощный и крупный в мире лазер на свободных
электронах, из пяти существующих рентгеновских лазеров — произвёл свой первый
рентгеновский луч, что стало последней важной вехой до официального открытия в
сентябре. Об этом сообщается в пресс-релизе Немецкого научно-исследовательского
центра DESY (www.desy.de).
XFEL находится в Германии, в столичном регионе в Гамбурге, и располагается в
подземном туннеле на глубине 6–38 м, длина которого составляет 3,4 км. Он
генерирует синхротронное излучение в рентгеновском диапазоне, которое имеет
длину волны от 0,8 нм — примерно в 500 раз меньше, чем видимый свет. Излучение
испускают электроны, разогнанные до релятивистской скорости (близкой к скорости
света).
«Это важный момент, — говорит управляющий директор Европейским лазером XFEL
профессор Роберт Феинденханс’ль (Robert Feidenhans’l), — объект, в который
многие страны мира внесли ноу-хау и комплектующие, прошёл своё первое большое
испытание с честью. Теперь учёные могут приступить к исследованиям с помощью непосредственно
рентгеновских вспышек, которые через специальные зеркала на последнем участке
тоннеля выводятся в зал для экспериментов».
Линейный ускоритель длиной 2,1 км разгоняет электроны, которые попадают в
туннель протяжённостью 210 м, где находятся более 17 290 магнитов. Из них
состоят ондуляторы — устройства, создающие переменное в пространстве поперечное
магнитное поле. Двигающиеся в нём частицы начинают колебаться и при каждом
движении выпускать высокоэнергетические фотоны. Последние объединяются в пучок
рентгеновских лучей, энергия которых усиливается по мере прохождения электрона
вдоль ондулятора.
Гельмут Дощь (Helmut Dosch), председатель Директората DESY, сказал:
«Европейский рентгеновский лазер воплощён в жизнь! Первый лазерный свет,
излучаемый сегодня самым передовым и самым мощным линейным ускорителем в мире,
знаменует собой начало новой эры исследований в Европе. Этот единственный в
мире уникальный высокотехнологичный объект, построен в рекордные сроки и в
рамках бюджета. Европейский лазер XFEL будет предоставлять нам наиболее
детальные изображения молекулярной структуры новых материалов и препаратов, а
так же новых биохимических реакций».
Рентгеновский лазерный луч XFEL будет в миллиард раз ярче обычных источников
синхротронного излучения. Достигаемая лазером длина волны света соответствует
размеру атома, что означает, что Х-лучи могут быть использованы для съёмки
фотографий и фильмов в нано-космосе в атомном разрешении — например,
биомолекул, для лучшего понимая основ заболеваний или развития новых методов
лечения. Другие возможности включают в себя исследования в области химических
процессов и каталитических методов с целью повышения их эффективности, или
чтобы сделать их более экологически чистыми; исследования материалов.
Во время испытания XFEL вырабатывал всего один импульс в секунду, однако к
концу года это значение будет увеличено до 27 тыс. импульсов в секунду вместо
прежнего максимума — 120 импульсов в секунду. По яркости вырабатываемого
излучения лазер будет значительно превосходить существующие аналоги.