Самый мощный рентгеновский лазер в мире

Источник когерентного света Linac (LCLS), самый мощный в мире рентгеновский лазер, расположенный в Национальной ускорительной лаборатории SLAC в США, подвергнется серьезной модернизации, которая увеличит энергию рентгеновского излучения установки в 3000 раз.

После завершения модернизации рентгеновская энергия аппарата позволит ученым исследовать процессы на атомном уровне и ответить на многие вопросы в области биологии, материаловедения и квантовой физики.

Самый мощный в мире рентгеновский лазер Изображение 1

LCLS — первая установка для получения высокоэнергетических рентгеновских лучей (жестких рентгеновских лучей) с использованием лазера на свободных электронах, созданная при финансовой поддержке Министерства энергетики США (DOE).

Объект начал работу в 2009 году. В 2023 году LCLS был модернизирован, включив в него сверхпроводящий ускоритель и магнитную структуру, называемую пульсаром, которая может генерировать как мягкие, так и жесткие рентгеновские лучи. Самая последняя модернизация, получившая название LCLS-II, позволит установке производить один миллион рентгеновских импульсов в секунду. Для ускорения электронов до высоких энергий с минимальными потерями энергии сверхпроводящий ускоритель в модернизации LCLS-II включает в себя 37 криогенных модулей, способных охлаждаться до -271 градуса Цельсия.

Следующая модернизация, получившая название LCLS-II HE (высокая энергия), была недавно одобрена Министерством энергетики США и призвана удвоить энергию электронного луча, исходящего из сверхпроводящего ускорителя, тем самым удвоив энергию рентгеновского излучения.

Благодаря новой модернизации HE LCLS будет иметь 23 новых криогенных модуля, каждый из которых будет содержать восемь сверхпроводящих радиочастотных резонаторов для обеспечения оптимальной производительности. Все модули планируется установить в ускорительный тоннель к 2026 году.

Ожидается, что LCLS-II-HE произведет свои первые рентгеновские снимки где-то в конце 2027–2030 годов. Первый запуск определит, насколько хорошо будет работать новый лазер. На установке есть два ускорителя, и модернизируется только сверхпроводящий ускоритель, поэтому во время модернизации ускоритель, как правило, будет продолжать служить в качестве научного эксперимента.

Джессика Таннер