LCLS-II-HE - самый мощный в мире лазер

После масштабной модернизации самого мощного в мире лазера ученые смогут исследовать тайны мельчайших частиц в мире еще подробнее. Министерство энергетики США (DOE) дало зеленый свет на модернизацию источника когерентного света линейного ускорителя (LCLS). Он размещается в Национальной ускорительной лаборатории SLAC недалеко от кампуса Стэнфордского университета.

Ученые используют LCLS для записи и анализа структуры Вселенной путем облучения атомов, наноструктур и молекул рентгеновскими лучами. Это позволяет документировать атомные процессы, которые управляют миром. Такие лазеры на свободных электронах излучают яркий свет в невероятно широком диапазоне длин волн, а их лучи ярче и мощнее, чем у других лазеров. LCSC работает путем ускорения электронов почти до скорости света, а затем их концентрации через набор магнитов, известных как «ондулятор». Это заставляет частицы испускать фотоны (частицы света) интенсивным ярким лучом, освещая атомы в процессе, аналогичном рентгеновскому изображению высокой энергии.

LCLS предназначен для ускорителя частиц, первоначально построенного в 1962 году в туннеле длиной 3,2 км. В 2023 году он обновился в рамках проекта LCLS-II. Новые устройства, установленные на лазере, увеличили яркость — в результате луч получился в 10 000 раз ярче исходного LCLS. LCSC-II излучает до миллиона лучей в секунду, каждый из которых длится несколько фемтосекунд — время, необходимое свету, чтобы пройти расстояние 300 нанометров (или ширину вируса). Это позволило ученым в 2015 году впервые увидеть, как образуются химические связи, а в 2023 году — наблюдать этапы фотосинтеза в реальном времени.

Чего ожидать от LCLS-II-HE

Последняя модернизация, известная как «LCLS-II-HE», удваивает мощность пучка свободных электронов LCLS-II, увеличивая общую яркость в 3000 раз. «Модернизация LCLS-II-HE станет значительным шагом вперед в научной миссии в области фундаментальной энергетики, - говорит директор LCLS Майк Данн. - Если в результате обновления LCLS-II появилась качественная кинокамера, способная снимать четкие и детальные изображения, то обновление LCLS-II-HE значительно повышает качество и чувствительность камеры. Ученые смогут моделировать поведение материалов, химических систем и биологических комплексов на атомном уровне, чтобы решить некоторые из наиболее насущных проблем науки. Модернизация обойдется в 716 миллионов долларов и будет завершена к 2030 году.