CША увеличит мощность крупнейшего лазера в мире в 3000 раз

29.09.2024

CША увеличит мощность крупнейшего лазера в мире в 3000 раз

В США готовится масштабное обновление самого мощного в мире рентгеновского лазера — Linac Coherent Light Source ( LCLS ), расположенного в Национальной лаборатории ускорителей SLAC. Это обновление, согласно заявлению Министерства энергетики США, увеличит энергию рентгеновского излучения в 3000 раз, что позволит ученым глубже исследовать процессы на атомном уровне в таких областях, как биология, материаловедение и квантовая физика.

LCLS начал функционировать в 2009 году и стал первым рентгеновским лазером, способным генерировать жесткое или высокоэнергетическое рентгеновское излучение с использованием свободных электронов. В 2023 году объект уже прошел модернизацию под названием LCLS-II, в рамках которой была добавлена сверхпроводящая ускорительная установка и магнитные структуры — так называемые ондуляторы, позволяющие генерировать как мягкие, так и жесткие рентгеновские лучи. Эта модернизация позволила увеличить частоту рентгеновских импульсов до миллиона в секунду.

Министерство энергетики США одобрило новое обновление — LCLS-II HE (High Energy), которое удвоит энергию электронного пучка, исходящего от сверхпроводящего ускорителя, и соответственно удвоит энергию рентгеновских лучей.

Обновление LCLS-II-HE предполагает установку 23 новых криомодулей, каждый из которых содержит восемь сверхпроводящих радиочастотных полостей. Эти модули разрабатываются в сотрудничестве с национальными лабораториями Ферми и Джефферсона, и их установка запланирована на 2026 год.

Первый модуль, разработанный как прототип на основе запасных компонентов от проекта LCLS-II, уже был изготовлен и отправлен на объект. Как сообщается, установка нового оборудования позволит LCLS-II HE впервые на столь высокой частоте повторения выйти на режим жесткого рентгеновского излучения.

Ожидается, что установка завершится к 2027 году, хотя окончание работ может затянуться до 2030 года. После завершения основных работ начнется этап ранних научных экспериментов с участием широкой научной общественности. Однако модернизация не означает, что LCLS-II остановит работу — обычный ускоритель продолжит функционировать и предоставлять возможности для научных исследований.

Модернизация LCLS-II-HE значительно повысит точность и чувствительность исследования атомных движений в материалах, химических системах и биологических комплексах. Это позволит решать критически важные задачи в науке, открывая новые горизонты в понимании процессов на атомном уровне.