LCLS II SLAC
Wissenschaftler, die unglaublich kleine Objekte oder unglaublich schnelle Phänomene untersuchen müssen, haben Glück. Nach einer Reihe von Upgrades, die neun Jahre gedauert haben, ist die leistungsstärkster Röntgenlaser der Welt ist wieder im Geschäft – und es ist viel mächtiger als zuvor.
Das Instrument ist Stanfords Linac Coherent Light Source II LCLS II in Menlo Park, Kalifornien. Der kryogene Teilchenbeschleuniger, der am Dienstag wieder online ging, wird kälter gehalten als der Weltraum: -456 ° F oder 2 Kelvin. Es istAufgabe? Elektronen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, während sie mit Magneten wackeln. Diese zitternden subatomaren Teilchen erzeugen Röntgenstrahlen.
In den 1970er, 80er und 90er Jahren war der Vorgänger von LCLS II für eine Reihe wichtiger Entdeckungen in der Teilchenphysik verantwortlich, die schließlich mit drei Nobelpreisen belohnt wurden. Heutzutage sind Instrumente wie der Large Hadron Collider besser geeignet, um die größten Fragen zu beantwortenüber die grundlegende Natur der Realität, aber LCLS II ist kaum ein Relikt. Die Röntgenblitze des Geräts sind unglaublich nützlich, um Zellen genau zu betrachten oder chemische Reaktionen zu beobachten, während sie ablaufen. Das verbesserte System kann bis zu eine Million Röntgenblitze erzeugenpro Sekunde, laut Aussage vom SLAC National Accelerator Laboratory.
Eine erhebliche Menge an Röntgenimpulsen
„In nur wenigen Stunden wird LCLS-II mehr Röntgenpulse erzeugen, als der aktuelle Laser in seiner gesamten Lebensdauer erzeugt hat“, sagte Mike Dunne, Direktor von LCLS, in der Pressemitteilung.
„Daten, deren Erfassung einst Monate gedauert hätte, könnten in Minuten produziert werden. Es wird die Röntgenwissenschaft auf die nächste Stufe heben, den Weg für eine ganze Reihe neuer Studien ebnen und unsere Fähigkeit zur Entwicklung revolutionärer Technologien vorantreibeneinige der tiefgreifendsten Herausforderungen, denen sich unsere Gesellschaft gegenübersieht.“
Eine lange Reise
Die Reise von LCLS begann im April 2009, als es erfolgreich Röntgenpulse erzeugte, die eine Milliarde Mal heller waren als alles, was zuvor kam. Es erreichte diese rekordverdächtige Geschwindigkeit, indem es Elektronen durch ein Kupferrohr bei Raumtemperatur beschleunigte.
Dies begrenzte jedoch seine Rate auf 120 Röntgenpulse pro Sekunde.
Im Jahr 2013 initiierte SLAC das LCLS-II-Upgrade-Projekt, um diese Rate auf eine Million Impulse zu steigern, indem ein Teil des alten Kupferbeschleunigers entfernt und eine Reihe von 37 kryogenen Beschleunigermodulen installiert wurden, wodurch es zu einem supraleitenden Beschleuniger wurde.
„Anders als der Kupferbeschleuniger, der LCLS antreibt, der bei Umgebungstemperatur arbeitet, arbeitet der supraleitende LCLS-II-Beschleuniger bei 2 Kelvin, nur etwa 4 Grad Fahrenheit über dem absoluten Nullpunkt, der niedrigstmöglichen Temperatur“, sagte Eric Fauve, Direktor von CryogenicDivision bei SLAC.
„Um diese Temperatur zu erreichen, ist der Linearbeschleuniger mit zwei erstklassigen Helium-Kryoanlagen ausgestattet, was SLAC zu einem der bedeutendsten kryogenen Wahrzeichen in den USA und auf der ganzen Welt macht. Das Team von SLAC Cryogenics hat während der gesamten Pandemie vor Ort an der Installation und Installation gearbeitetInbetriebnahme des kryogenen Systems und Abkühlung des Beschleunigers in Rekordzeit.“
Am 15. April 2022 erreichte das Gerät schließlich eine Temperatur von 2 K und war damit bereit für den ersten Betrieb, der am 10. Mai 2022 begann. Wissenschaftler können den Beschleuniger nun für eine Anwendungsvielfalt einschließlich Computer, Kommunikation, nachhaltige Industrien, saubere Energietechnologien, Pharmazeutika und Quantenmechanik. Das ist eine Entwicklung, über die man sich freuen kann!