Verdens største røntgenlaser genererer sit første laserlys

Den europæiske XFEL, den største røntgenlaser i verden, har nået den sidste store milepæl inden den officielle åbning i september. Det 3,4 km lange anlæg, hvoraf de fleste er placeret i underjordiske tunneler, har genereret sit første røntgenlaserlys. Røntgenlyset har en bølgelængde på 0,8 nm - cirka 500 gange kortere end synligt lys. Ved første lasning, laseren havde en gentagelseshastighed på en puls pr. sekund, som senere vil stige til 27 000 pr. sekund.

Europæisk XFEL-administrerende direktør, professor Robert Feidenhans'l sagde:"Dette er et vigtigt øjeblik, som vores partnere og vi har arbejdet hen imod i mange år. Den europæiske XFEL har genereret sit første røntgenlaserlys. Anlægget, hvortil mange lande rundt om i verden bidrog med knowhow og komponenter, har bestået sin første store test med glans. De involverede kolleger hos European XFEL, DESY, og vores internationale partnere har udført fremragende arbejde. Dette er også en stor succes for videnskabeligt samarbejde i Europa og i hele verden. Vi kan nu begynde at lede røntgenblinkene med specielle spejle gennem det sidste tunnelsnit ind i forsøgshallen, og derefter trin for trin starte idriftsættelsen af ​​forsøgsstationerne. Jeg ser meget frem til starten på international brugerdrift, som er planlagt til september."

Helmut Dosch, Formand for DESY -direktoratet, sagde:"Den europæiske røntgenlaser er blevet bragt til live! Det første laserlys produceret i dag med den mest avancerede og mest kraftfulde lineære accelerator i verden markerer begyndelsen på en ny æra af forskning i Europa. Denne verdensomspændende unikke højteknologiske anlægget blev bygget på rekordtid og inden for budget. Dette er en videnskabelig succes. Jeg lykønsker alle dem, der er involveret i forskningen, udvikling, og opførelse af denne facilitet med passion og engagement:medarbejderne i DESY, Europæisk XFEL, og internationale partnere. De har opnået fremragende resultater og imponerende demonstreret, hvad der er muligt i internationalt samarbejde. Den europæiske XFEL vil give os de mest detaljerede billeder af den molekylære struktur af nye materialer og lægemidler og nye live-optagelser af biokemiske reaktioner."

Røntgenlaserlyset i det europæiske XFEL er ekstremt intens og en milliard gange lysere end det for konventionelle synkrotronlyskilder. Den opnåelige laserlysbølgelængde svarer til størrelsen af ​​et atom, hvilket betyder, at røntgenstrålerne kan bruges til at lave billeder og film af nanokosmos ved atomopløsning - såsom af biomolekyler, hvorfra der kunne udvikles bedre forståelser af sygdomsgrundlaget eller udviklingen af ​​nye terapier. Andre muligheder omfatter forskning i kemiske processer og katalytiske teknikker, med det mål at forbedre deres effektivitet eller gøre dem mere miljøvenlige materiale forskning; eller undersøgelse af forhold, der ligner planternes indre.

Røntgenlaserlyset fra det europæiske XFEL blev genereret fra en elektronstråle fra en superledende lineær accelerator, nøglekomponenten i røntgenlaseren. Det tyske forskningscenter DESY, den største aktionær i den europæiske XFEL, satte speederen i drift i slutningen af ​​april.

I en 2,1 km lang accelerationstunnel, elektronpulserne blev stærkt accelereret og forberedt til den senere generation af røntgenlaserlys. Ved nærlyshastighed og meget høje energier, de intense elektronimpulser kom ind i en fotontunnel indeholdende en 210 m lang strækning af røntgengenererende enheder. Her, 17 290 permanente magneter med vekslende poler interagerede med elektronpulserne ovenfra og nedefra. De magnetiske strukturer, kendt som undulators, bringe elektronerne ind i et slalomforløb, og for hver tur frigiver de ekstremt kortbølgelængde røntgenstråling, som intensiveres over længden af ​​bølgebryden. Til den første lasering, røntgenlyset blev absorberet og målt kort før ankomsten til den underjordiske forsøgshal.

Den 3,4 km lange europæiske XFEL er den største og mest kraftfulde af de fem røntgenlasere på verdensplan, med evnen til at generere de korte pulser af hårdt røntgenlys. Med mere end 27 000 lysglimt pr. Sekund i stedet for det tidligere maksimum på 120 pr. Sekund, en ekstremt høj lysstyrke, og parallel drift af flere forsøgsstationer, det vil være muligt for forskere at undersøge mere begrænsede prøver og udføre deres eksperimenter hurtigere. Derfor, anlægget vil øge mængden af ​​tilgængelig stråletid, da kapaciteten på andre røntgenlasere verden over er blevet formørket af efterspørgsel, og faciliteter er generelt blevet overbooket.

I begyndelsen af ​​september, røntgenlaseren skal officielt åbne. På det tidspunkt, eksterne brugere kan udføre eksperimenter på de to første af de endelige seks videnskabelige instrumenter.