Chodzi o tzw. rentgenowski laser na swobodnych elektronach. Z kolei kluczowa dla tego przełomu technika, znana jako CPA (ang. chirped pulse amplification) doprowadziła do wygenerowania impulsów rentgenowskich dziesięciokrotnie silniejszych niż kiedykolwiek wcześniej.
Czytaj też: Promieniowanie rentgenowskie emitowane przez gwiazdę? Potwierdziła się hipoteza sprzed 30 lat
O swoich dokonaniach naukowcy piszą na łamach Physical Review Letters. Na czele zespołu badawczego stanął Haoyuan Li z Uniwersytetu Stanforda. Wraz ze współpracownikami doprowadził do sytuacji, w której zwiększył moc impulsów rentgenowskich dziesięciokrotnie. A wszystko to w ramach istniejącej infrastruktury lasera na swobodnych elektronach.
Obecne impulsy laserowe promieniowania rentgenowskiego z laserów na swobodnych elektronach mają moc szczytową około 100 gigawatów i zwykle o złożonej i stochastycznej strukturze. […] pokazaliśmy, że możemy osiągnąć bardzo wpływowe parametry wiązki o mocy szczytowej większej niż 1 terawat i czasie trwania impulsu około 1 femtosekundy w tym samym okresie. wyjaśnia główny autor
Promieniowanie rentgenowskie zostało wygenerowane z użyciem tzw. lasera na swobodnych elektronach
Jednym z elementów wspomnianego lasera jest kamera o rozdzielczości atomowej, za sprawą której można uwiecznić nawet niewielkie zmiany w cząsteczkach w ciągu ułamków sekundy. Taki laser świetnie sprawdza się w roli narzędzia badawczego dla medycyny, astrofizyki, biologii, a nawet innych dziedzin. Niestety, zwiększenie jego mocy może doprowadzić do sytuacji, w której czas trwania impulsów laserowych będzie niespójny. Jakie będą konsekwencje? Mało przyjemne, ponieważ obrazy zostaną zakłócone.
W efekcie eksperymenty z użyciem XFEL, które prowadzono w ostatnich latach, rzadko kiedy wykorzystywały ten typ lasera na podobnych zasadach, jak w przypadku laserów optycznych. Naukowcy wciąż uczą się, jak sterować wiązką promieniowania rentgenowskiego, a proces ten zapewne zajmie nieco czasu. W badaniach pomogła technika CPA wywodząca się z lat 80. ubiegłego wieku. Za jej sprawą można zwiększyć moc laserów optycznych.
Czytaj też: Idealne wydruki 3D ze stali nierdzewnej wreszcie możliwe! Pomogły promienie rentgenowskie
Naukowcy wprowadzili kilka poprawek i zaprojektowali ulepszoną wersję metody CPA, za sprawą której mogli generować impulsy rentgenowskie o dużej mocy w ramach parametrów wiązki laserów na swobodnych elektronach. Takowa może być wykorzystana z użyciem dostępnych technologii, wytwarzając terawatowe, femtosekundowe impulsy twardego promieniowania rentgenowskiego.
