Monster røntgenlaser giver et indblik i nano-verden (opdatering)

Verdens mest kraftfulde røntgenlaser åbnede fredag ​​i Tyskland, lovende at kaste nyt lys over meget små ting ved at lade forskere trænge ind i atomernes indre virke, vira og kemiske reaktioner.

Mega-projektet genererer ekstremt intense laserblink, med en forbløffende hastighed på 27, 000 pr. Sekund, inde i en 3,4 kilometer (2,1 mil) tunnel under den nordlige by Hamburg.

Hyldet som et af Europas mest banebrydende forskningsprojekter, den europæiske XFEL, skjult 38 meter (125 fod) under majsmarker og boligområder, blev åbnet efter otte års konstruktion ved en båndklippningsceremoni med videnskabs- og teknologiministre fra de 11 involverede lande.

I hjertet af anlægget på 1,5 milliarder euro ($ 1,7 milliarder) er det ultrahurtige røntgenstrålelamper, som gør det muligt for forskere for første gang at kigge dybt inde i stoffet og tage snapshots og "molekylære film".

"Vi kan se dybt ind i mikroverdenen, nano-verdenen, atomer og molekyler, og studere ting, vi ikke tidligere vidste, for eksempel hvad molekyler gør i en kemisk reaktion, "sagde Johanna Wanka, Tysklands uddannelses- og forskningsminister.

Hold fra hele verden vil kunne, for eksempel, kortlægge atomernes detaljer om vira, tage 3D-billeder af cellers molekylære sammensætning eller filme kemiske reaktioner, når de sker.

Den enorme laser er "som et kamera og et mikroskop, der vil gøre det muligt at se flere små detaljer og processer i nano-verdenen end nogensinde før, "XFEL -administrerende direktør Robert Feidenhans'l fortalte AFP.

Han sagde, at indtil videre forskere kender mange kemiske og biologiske processer kun ved deres resultater - som en fodboldfan, der læser scoringen af ​​en kamp, ​​han gik glip af.

"Nu kan du se spillet, og du kan analysere det ... så næste gang kan du vinde, "Feidenhans'l sagde." Spillet kan være en kemisk proces, en biologisk proces, det kan være, hvordan du får energi fra sollys. Princippet er det samme:du vil se spillet. "

Partikelaccelerator

Ansøgningerne fejer - billeder af biomolekyler kan hjælpe med at forstå og behandle sygdomme, mens et kig inde i et byggemateriale måske forklarer, hvorfor det river eller revner.

Lysstrålerne kan også bundtes for at skabe ekstremt tryk og temperaturer for at studere processer som dem i Jordens kerne.

"Der vil være meget konkrete applikationer, for eksempel at udvikle specialfremstillede lægemidler mod tumorer og vira ... eller for at teste renheden af ​​materialer, "sagde Wanka.

"Vi ved endnu ikke alt, hvad der vil følge af dette, men det er unikt og en mulighed for mange forskere. "

XFEL kan prale af en liste over superlativer:lysets glans er en milliard gange højere end for de bedste konventionelle røntgenkilder.

De silicium spejle, langs hvilke lyset hopper, produceret i Japan, er så glatte, at enhver bump på deres overflade ikke måler mere end en milliondel af en millimeter.

Omkring 800 gæster blev inviteret til lanceringen af ​​projektet, som strækker sig fra inde i Hamborg til Schenefeld i den tilstødende del af Slesvig-Holsten.

Tyskland har hostet 58 procent af omkostningerne op og Rusland 27 procent, med videnskabeligt samarbejde fortsat trods geopolitiske spændinger.

De andre partnere, med indsatser på en til tre procent hver, er Danmark, Frankrig, Ungarn, Italien, Polen, Slovakiet, Spanien, Sverige og Schweiz. Storbritannien er i gang med at slutte sig til.

Nær-lys hastighed

XFEL-som står for X-Ray Free-Electron Laser-handler om at se på ting på det svært overskuelige nano-niveau. (For en grov ide, et menneskehår er omkring 100, 000 nanometer tyk.)

Det virker ved at sprænge en kraftig laser i metal, der sender bundter af elektroner, der flyver gennem en superledende lineær accelerator, verdens længste på 1,7 kilometer.

Da de suser gennem røret, som er afkølet til minus 271 grader celsius, de oplades af mikrobølger for at nå næsten lysets hastighed.

I det næste afsnit, tusinder af vekslende magneter sender elektronerne på en stram "slalom" -bane.

Elektronerne samles i et væld af ultratynde diske, tillader dem at udsende deres lys i synkronisering og producere intense røntgenblink af laserlys.

Når disse ramte et materiale, de skaber en strobe-lignende serie af skarpe billeder med en ultrakort "lukkerhastighed" på en milliarddel af et sekund, som kan samles til at skabe 3D-billeder eller film.

© 2017 AFP