Физики создали сверхпроводящий рентгеновский лазер, который холоднее космоса
Лазеры в науке 16.05.2022 Комментарии к записи Физики создали сверхпроводящий рентгеновский лазер, который холоднее космоса отключеныИсследователи из США начали использовать вторую версию ускорителя заряженных частиц LCLS при рекордно низкой температуре. Это увеличило его эффективность в тысячи раз, что приведет к новым научным открытиям.
Команда охладила ускоритель заряженных частиц до температуры -271 ˚C, при таких условиях он становится сверхпроводящим и может разгонять электроны с почти нулевой потерей энергии. Это один из последних этапов перед тем, как LCLS-II будет производить рентгеновские импульсы, которые в среднем в 10 тыс. раз ярче, чем импульсы LCLS. Это мировой рекорд для самых мощных на сегодняшний день источников рентгеновского излучения.
«Всего за несколько часов LCLS-II произведет больше рентгеновских импульсов, чем предыдущая версия такого же лазера произвела за весь срок службы, — отметил Майк Данн, директор LCLS. — Данные, на сбор которых раньше уходили месяцы, теперь можно получить за считанные минуты. Это выведет науку на новый уровень, проложит путь для совершенно нового спектра исследований и расширит наши возможности по разработке революционных технологий для решения самых серьезных проблем, стоящих перед нашим обществом».
С помощью новых возможностей ученые смогут исследовать детали сложных материалов с беспрецедентным разрешением для создания новых форм вычислительной техники и коммуникаций; выявлять редкие химические явления, чтобы создавать более устойчивые материалы для промышленности и чистой энергии; изучать, как биологические молекулы выполняют жизненные функции для разработки новых видов фармацевтических препаратов; изучить мир квантовой механики, измеряя движения отдельных атомов.
LCLS, первый в мире рентгеновский лазер на свободных электронах (XFEL), начал работать в апреле 2009 года, генерируя рентгеновские импульсы в миллиард раз ярче, чем аналогичные устройства. Он ускоряет электроны при комнатной температуре, что ограничивает его скорость 120 импульсами в секунду.
Новая версия ускорителя же работает при рекордно низкой температуре, что в несколько тысяч раз ускоряет его работу. Для достижения этой температуры устройство оснащено двумя гелиевыми криоустановками. Команда SLAC Cryogenics работала над ними в течение трех лет.
«Охлаждение было критически важным процессом, и его нужно было проводить очень осторожно, чтобы не повредить криомодули, — отметил Эндрю Баррилл, глава Дирекции ускорителей SLAC. — Мы рады, что достигли этого рубежа и теперь можем сосредоточиться на работе рентгеновского лазера».
