LCLS-II

Najjaśniejszy laser w historii będzie 10 tys. razy jaśniejszy od obecnego rekordzisty

Najjaśniejszy na świecie laser rentgenowski jest bliski ukończenia. LCLS-II będzie w stanie produkować obrazy atomów milion razy na sekundę. Przyda się do zaawansowanych eksperymentów fizycznych, porównywalnych do tych przeprowadzanych przez Wielki Zderzacz Hadronów.

W placówce SLAC National Accelerator Laboratory, należącego do Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych, trwa budowa najjaśniejszego lasera na świecie. Instrument nazwany Linac Coherent Light Source II (LCLS-II) po uruchomieniu będzie 10 000 razy jaśniejszy niż jakiekolwiek tego typu urządzenie stworzone przez człowieka.

Najpotężniejszy laser w historii

LCLS-II powstaje ok. 9 m pod powierzchnią ziemi, w pobliżu Uniwersytetu Stanforda. Będzie on naturalnym następcą lasera LCLS-I, który został uruchomiony w 2009 r. i jest w stanie wytworzyć wiązkę 120 impulsów światła na sekundę. LCLS-II znacznie pobije ten rekord i wytworzy aż milion impulsów na sekundę.

Myślę, że można powiedzieć, że LCLS-II zapoczątkuje nową erę w nauce. Nowy laser jest zdolny do wytwarzania impulsów o długości poniżej femtosekundy. Femtosekunda ma się tak do sekundy, jak sekunda do wieku Wszechświata. To pozwoli na przeprowadzanie eksperymentów, które nigdy wcześniej nie były możliwe.

dr James Cryan, pracownik naukowy SLAC

LCLS-II będzie działał trochę jak mikroskop, z rozdzielczością na poziomie atomowym. Sercem urządzenia będzie potężny akcelerator cząstek, przyspieszający naładowane cząstki i kierujący je w silną wiązkę. Ta będzie następnie przepuszczana przez serię zmiennych magnesów (zwanych undulatorem) w celu wytworzenia promieniowania rentgenowskiego. Można wykorzystać ją do stworzenia czegoś nazywanego filmami molekularnymi – swoistych migawek atomów lub cząsteczek w ruchu.

LCLS-I także pozwalał naukowcom na wykonywaniu takich zdjęć i doprowadził do bardzo ważnych odkryć fizycznych. W ten sposób udało się zaobserwować reakcje chemiczne zachodzące na żywo, wygląd atomów wewnątrz gwiazd czy mechanizmy rządzące procesem fotosyntezy.

Jeśli pomyślisz o świetle stroboskopowym, które zapala się 120 razy, widzisz jeden obraz. Jeśli zaś zgaśnie milion razy w ciągu sekundy, otrzymamy znacznie inny obraz. Można więc stworzyć znacznie lepszy film.

dr Andrew Burrill, zastępca dyrektora SLAC

LCLS-II pozwoli odpowiedzieć na fundamentalne pytania, takie jak: Jak przebiega transfer energii wewnątrz układów molekularnych? W jaki sposób dochodzi do przenoszenia ładunków?

Reklama

Czytaj też: ESO ma nowy laser. Wzrost jego mocy ułatwi tworzenie sztucznych gwiazd

Nowy laser ma zostać uruchomiony już pierwszego stycznia 2022 r., a pierwsze promienie X zostaną wygenerowane latem 2022 r.