直线加速器相干光源(LCLS)是美国SLAC国家加速器实验室的X射线自由电子激光(XFEL)设备。现在,新升级的LCLS-II成功地产生了第一束X射线。这一消息令世界各地各个领域的科学家都为之兴奋,他们已经摩拳擦掌,准备启动一系列以前难以实现的科学计划。可以说,LCLS-II开启了X射线研究的新时代。
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XFEL能产生极亮的、极短的X射线脉冲,使科学家在化学、生物和物质发生变化的自然时间尺度上,以前所未有的细节捕捉分子、原子和电子的行为。
皇冠体育投注LCLS是世界上第一个硬XFEL,也是此前最强大的X射线光源的世界纪录保持者。它在2009年4月产生了第一束光,发出的X射线脉冲比之前任何一束光都要亮10亿倍。它在室温下加速电子通过铜结构,每秒产生多达120个X射线脉冲。
而升级后的LCLS-II将X射线科学提升到了一个全新的水平:它每秒可以产生多达上百万个X射线脉冲,是LCLS的8000倍,并且它所产生的是几乎连续的X射线束,平均亮度是LCLS的一万倍。这样的光芒将点亮宇宙中最小和最快的现象,为从人类健康到量子材料科学等众多领域带来重大发现。
皇冠网赔率先进的技术
这一飞跃性升级是全球各地的数千名科学家不懈努力的结果,它背后的核心技术在于其革命性的超导加速器。
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皇冠客服飞机:@seo3687超导加速器由37个低温模块组成,它们被冷却到接近绝对零度的温度,能够在几乎零能量损失的情况下提升电子的能量。超导加速器与已有的铜加速器并行工作,使研究人员能够在更大的能量范围内进行观测,捕捉快速过程的详细快照,探测其他光源无法企及的样品,并在更短的时间内收集更多数据,大大增加了可以进行的实验数量。
LCLS配备了两个氦冷冻装置,其中一个是专门为LCLS-II建造的低温装置,将氦从室温冷冻到接近绝对零度的温度,为加速器提供冷却剂。(图/Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory)
除了新的加速器,LCLS-II还具有许多其他的尖端组件,包括一个新的电子源,两个强大的能为低温模块中的铌结构生产制冷剂的低温装置,两个新的能从电子束中产生X射线的波荡器。与此同时,LCLS-II也受益于激光技术的重大飞跃,超快的数据处理,以及先进的传感器和探测器的发展。
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其中,“软”和“硬”X射线波荡器分别能够产生低能量和高能量的X射线,这种多功能特性能使研究人员能够更精确地设计实验,更深入地探索材料和生物系统的结构和行为,为众多领域的科学发现提供许多新的机会。
推动突破性科学
研究人员对LCLS-II寄予厚望,因为它可以应对过去无法攻克的挑战。例如,科学家希望能够在量子材料的自然时间尺度上研究它们之间的相互作用,这是理解它们不寻常的、反直觉特性的关键。
通过在阿秒时间尺度(电子运动的时间尺度)上捕捉化学反应的原子尺度快照,LCLS-II还将为化学和生物反应提供前所未有的见解,从而在可再生能源、化肥生产和温室气体减排等行业中带来更高效和有效的过程。
皇冠信用网是真的吗与此同时,LCLS-II产生的X射线脉冲,还将使科学家能实时跟踪复杂系统中的能量流,为超高速计算、可持续制造和通信等领域的发展,提供前所未有的详细信息。
在物理、化学和工程的交叉领域,材料科学也将从LCLS-II的新功能中受益。增强的X射线激光器具有在原子和分子尺度上观察材料内部结构和性能的潜力,这或将导致具有独特性能的新材料设计的突破,并影响到从电子到能源存储到航空航天工程等一系列行业。
生命过程发生的规模和速度往往难以进行详细的研究。而LCLS-II可以创造“分子电影”,进而描绘这些现象,在最基本的层面上彻底改变我们对生命的理解。从蛋白质的复杂折叠到光合作用的机制,LCLS-II将以前所未有的细节揭示生物系统。
科学家通过“分子电影”可以了解自然在最小的尺度上是如何运作的。(图/Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory)
转型这些领域的实验都将在未来几周和几个月内开始,这将吸引来自全世界各地的数千名研究人员。LCLS会根据最重要和最有影响力的科学进行排序和选择,将设施免费提供给科学家使用。LCLS-II势必将在许多学术和工业领域推动一场革命。
#创作团队:
编译:小雨
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皇冠及时盘口#参考来源:
https://www6.slac.stanford.edu/news/2023-09-18-slac-fires-worlds-most-powerful-x-ray-laser-lcls-ii-ushers-new-era-science
#图片来源:
封面图&首图:Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory