LCLS-II producirá hasta un millón de pulsos de rayos X por segundo y será 10.000 veces más brillante que su predecesor. (Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC)
Científicos de la Universidad Stanford disparó con éxito los primeros rayos láser del Fuente de luz coherente Linac II (LCLS-II), una máquina que tiene más de una década de desarrollo y más de billon de dolares de inversiones para convertirlo en una valiosa herramienta para comprender fenómenos especialmente pequeños y rápidos.
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Fabricado en el Laboratorio Nacional de Aceleradores. SLACEl LCLS-II ha sido clasificado como “el láser de rayos X más potente” nunca construido; porque permitirá a los investigadores hacer películas moleculares de procesos biológicos como fotosíntesisasí como la observación de átomos, moléculas y reacciones químicas con un nivel de detalle nunca antes alcanzado.
Esto se debe a que es capaz de producir hasta millones de destellos de rayos X por segundo, aproximadamente 8.000 veces más que el láser LCLS original, creando un haz prácticamente continuo de luz altamente energética que es 10.000 veces más brillante que antes. Esto significa que puede capturar procesos mucho más detallados a escala atómica.
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“La luz del LCLS-II de SLAC iluminará los fenómenos más pequeños y más rápidos del universo y conducirá a importantes descubrimientos en disciplinas que van desde la salud humana hasta las ciencias de la vida. materiales cuánticos“, aseguró el Secretario de Energía de Estados Unidos, Jennifer Granholm.
Mientras Mike DunneEl director asociado de SLAC, dijo que la capacidad de la máquina “nos enseñará cómo se mueve la energía alrededor de las moléculas, lo cual es vital para comprender los avances en las tecnologías de energía solar, informática, comunicaciones ultrarrápidas, nanociencia y más.
Cómo funciona el láser
Los científicos de la Universidad de Stanford dispararon con éxito los primeros rayos láser desde su máquina LCLS-II. (Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC)
En particular, el LCLS-II Es un láser de electrones libres de rayos X (XFEL), en el que estos electrones libres se aceleran a la velocidad de la luz para producir destellos de luz súper brillantes y súper rápidos en longitudes de onda súper cortas, como el flash de una cámara que se dispara a velocidades mucho más rápidas de lo que el ojo puede percibir. ojo humano.
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Esta compuesto de 37 módulos criogénicos enfriado a –271 grados centígrados, más frío que el espacio exterior. A esta temperatura puede conducir y resistir la exposición a electrones de alta energía. Mientras que dos nuevos onduladores, uno suave de baja energía y otro duro de alta energía, son responsables de generar luz de rayos X a partir del electrones acelerados.
El LCLS-II produce Rayos X a través de un proceso complejo que involucra láseres, electrones, microondas e imanes. En primer lugar, los investigadores utilizan un láser ultravioleta expulsar electrones de una placa de cobre antes de acelerarlos con un dispositivo que emite intensos pulsos de microondas.
Imagen en corte de un criomódulo. Cada gran cilindro metálico contiene capas de aislamiento y equipos de refrigeración, así como cavidades que acelerarán los electrones. Los criomódulos se alimentan con helio líquido procedente de una planta de refrigeración aérea. (Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC)
Luego, los electrones se mueven a través de un laberinto formado por miles de imanes, lo que hace que se muevan hacia adelante y hacia atrás y emitan rayos X en ráfagas predecibles y bien controladas. Finalmente, los investigadores dirigen estos pulsos hacia objetos y materiales para obtener imágenes de su estructura interna.
La capacidad de LCLS-II para observar la estructura interna y las propiedades de los materiales a través de escala atómica y molecularpuede tener grandes implicaciones para la física, la química, la biología, la ingeniería y el diseño de nuevos materiales con propiedades únicas.
Por ejemplo, los científicos podrán estudiar las interacciones de los materiales cuánticos en sus escalas de tiempo naturales, lo cual es clave para comprender sus propiedades inusuales y aprovecharlas para construir dispositivos energéticamente eficientes, como computadoras cuánticas con procesamiento de datos ultrarrápido.
Se espera que el potencial del láser de rayos X mejorado conduzca a importantes avances, desde la electrónica hasta el almacenamiento de energía y la ingeniería aeroespacial.
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Source: pagasa.edu.vn