Làser de raigs X que emet el pols més potent mai!

Recentment, els científics del SLAC National Accelerator Laboratory van fer un gran avenç en el camp de la investigació científica. Van utilitzar la font de llum coherent de l'accelerador lineal (LCLS-II) a Califòrnia per llançar amb èxit el pols de raigs X més potent fins ara.
La durada d'aquest pols va ser tan curta que en només 4,4 bilions de milions de segon (attosegons) va generar gairebé 1 terawatt d'energia - 1,000 vegades més que la generació d'energia mitjana anual d'una central nuclear. .
El LCLS-II és una versió actualitzada de la Font de Llum Coherent Lineal, allotjada al Laboratori Nacional d'Accelerador SLAC del Departament d'Energia dels EUA, al costat de la Universitat de Stanford a Menlo Park, Califòrnia. El dispositiu utilitza tecnologia làser d'electrons lliures per accelerar un feix de els electrons s'acosten a la velocitat de la llum i fan oscil·lar el feix a través d'una sèrie de camps magnètics per emetre intensos raigs X. Aquests raigs X es poden utilitzar per imaginar objectes minúsculs, com ara molècules, per observar les interaccions entre els àtoms dins d'ells.
El LCLS-II pot emetre fins a un milió de polsos de raigs X per segon, 8,000 vegades més que els làsers LCLS anteriors. Quan es combina l'augment de la freqüència de pols amb l'augment del nombre d'electrons per pols, el nou dispositiu és més de 10,000 vegades més brillant que el seu predecessor.
En particular, el LCLS-II pot emetre fins a 1 milió de polsos de raigs X per segon, un augment de 8 000- vegades respecte al làser LCLS anterior. Combinat amb l'augment de la freqüència del pols i el major nombre d'electrons per pols, el nou dispositiu és més de 10,000 vegades més brillant que el seu predecessor. A més, el dispositiu pot produir polsos curts que van des de 10-50 femtosegons, amb una durada de pols que s'estén fins a 250 femtosegons per als raigs X de baixa energia, i fins i tot és capaç de crear polsos molt curts de menys de 10 femtosegons.
Amb longituds d'ona tan curtes, polsos curts i repeticions ràpides de làsers, els científics poden utilitzar el dispositiu per veure que es produeixen reaccions químiques. Essencialment, cada pols pot imaginar la configuració dels àtoms implicats en la reacció, i aquestes imatges es poden unir per crear un efecte similar a una "pel·lícula d'argila" molecular. El 2018, la instal·lació LCLS va produir amb èxit una pel·lícula de visió humana i els processos químics implicats en la fotosíntesi en només 1,000 femtosegons.
LCLS-II no només té la capacitat d'imaginar objectes petits, sinó que també té una precisió de fins a 1 angstrom (10^-10 metres). Aquesta capacitat permetrà als investigadors aprofundir en els processos atòmics en camps que van des dels sistemes biològics fins a la fotovoltaica i les piles de combustible. Al mateix temps, el dispositiu làser també ajudarà els científics a explorar encara més fenòmens físics com la superconductivitat, la ferroelectricitat i el magnetisme.
Un dels components clau de l'actualització és la instal·lació d'alguna tecnologia revolucionària. Tot i que els anteriors pedals de gas funcionaven a temperatura ambient, el LCLS-II actualitzat utilitza un conjunt de pedals de gas superconductor, que li permet funcionar a temperatures tan baixes com properes al zero absolut (-456 graus F o -271 graus . ) El LCLS-II també té millors imants per fer girar el feix d'electrons.
Tot i que LCLS-II acaba de començar a funcionar, l'èxit dels primers pedals de gas LCLS ha donat als investigadors motius d'optimisme. més de 3,000 científics han utilitzat la instal·lació i han publicat més de 1.450 articles. Les aplicacions futures d'aquest potent emissor de polsos de raigs X són prometedores i s'espera que aportin noves idees i avenços al camp de la investigació científica.