قوی‌ترین لیزر الکترونی بدون اشعه ایکس جهان در راه است

دانشمندان آمریکایی می‌گویند قدرتمندترین لیزر الکترونی بدون اشعه ایکس جهان به زودی عملیاتی خواهد شد که کاربردهای آن به‌ویژه در انرژی پاک و داروسازی، بسیار زیاد است.

کد خبر: ۶۴۳۶۹۴

تاریخ: ۲۰ مرداد ۱۴۰۲ - ۰۵:۴۴

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از آی‌ای، آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده SLAC متعلق به وزارت انرژی ایالات متحده در حال آماده‌سازی برای تامین انرژی قوی‌ترین لیزر الکترونی بدون پرتو ایکس جهان است که الکترون‌ها را از طریق یک شتاب‌دهنده ابررسانای جدید عبور می‌دهد.

این پروژه جدید که LCLS-II نامیده می‌شود، تقریباً آماده انتشار جریانی بی‌سابقه از پرتوهای ایکس فوق درخشان است که قبلاً هرگز شاهد آن نبوده‌ایم.

دن گونلا(Dan Gonnella) دانشمند ارشد در SLAC در بیانیه‌ای گفت: دیدن این که الکترون‌ها تمام مسیر را در LCLS-II طی می‌کنند، دلیلی بر این است که ایده ما برای ساخت منبع یک دستگاه پرتو ایکس فوق‌رسانا و قدرتمند در SLAC کارساز خواهد بود. ما از کار خود مطمئن هستیم، اما تا زمانی که اولین الکترون‌ها را نبینیم، نتیجه را حس نخواهیم کرد.

یک دهه تلاش

این تلاش متعالی بیش از یک دهه طول کشیده و شاهد همکاری چهار آزمایشگاه ملی به نام‌های Argonne، Berkeley Lab، Fermilab و Jefferson Lab بوده است. دانشگاه کرنل نیز به این پژوهش کمک کرده است.

نتیجه نهایی چشمگیر است.

دیوید کراوس(David Krause) از اعصای تیم پژوهش می‌گوید: LCLS-II پرتوهای ایکسی را تولید خواهد کرد که 10 هزار برابر روشن‌تر از دستگاه لیزرهای الکترونی موجود در SLAC است. این یک ارتقای تاریخی است که دیدگاه‌های غیرقابل تصوری را به برخی از مهم‌ترین سؤالات علمی دوران ما باز می‌کند.

وی افزود: این دستگاه یک میلیون شلیک پرتو ایکس در هر ثانیه منتشر خواهد کرد که بسیار بیشتر از نرخ فعلی 120 شلیک در هر ثانیه است.

کاربردهای حاصل از این آزمایش بسیار زیاد و متنوع هستند، از جمله برداشت انرژی خورشیدی برای نسل جدیدی از سوخت‌های پاک، ابداع روش‌های تولید پایدار برای صنعت و طراحی نسل جدیدی از داروها بر اساس توانایی ساخت نوارهای مولکولی بدن که به بیماری پاسخ می‌دهد.

این موضوع، دانشمندان SLAC را هیجان‌زده کرده است.

اندی بنول(Andy Benwell) مدیر مهندسی الکترونیک SLAC می‌گوید: ما با این شتاب‌دهنده ابررسانای جدید تنها به چند سؤال پاسخ نمی‌دهیم، بلکه به دانشمندان اجازه می‌دهیم به تعدادی باورنکردنی از سؤالات پاسخ دهند.

تمیز و بدون گرد و غبار

با این حال، دستیابی به این نقطه عطف به راحتی انجام نشده است. این تیم به مدت 10 سال سخت کار کرده تا این تأسیسات جدید را بکر و عاری از هر گونه گرد و غبار نگه دارد، زیرا آلودگی می‌تواند به سرعت عملکرد حفره‌های ابررسانا را مختل کند.

جان اشمرگ(John Schmerge) مدیر اداره شتاب دهنده SLAC گفت: مطمئناً فرصت‌هایی برای ذرات غبار وجود داشت تا به درون شتاب‌دهنده ابررسانای جدید ما نفوذ کنند. خدمه حفره‌های نیوبیوم را در تأسیساتی که سال‌ها قبل از نصب آن‌ها در SLAC فاصله دارند، ساختند. ممکن است این حفره‌ها در آن زمان تمیز بوده و به خوبی کار کرده باشند، اما پس از آن باید آنها را با کامیون در سراسر کشور حمل می‌کردیم. سپس مجبور شدیم ماژول‌های سرمایشی را در طول فصل آتش‌سوزی در کالیفرنیا در تونل خود نصب کنیم و آنها را به هم جوش دهیم که همه‌ی اینها می‌توانستند گرد و غبار ایجاد کنند یا آنها را به داخل دستگاه راه دهند.

نیوبیوم یک فلز خاکی کمیاب است که برای ساخت یک شتاب دهنده با مقاومت نزدیک به صفر ضروری است.

پرتوی الکترونی

اکنون هدف اصلی جدید این تیم، بهبود کیفیت پرتو الکترونی است.

اشمرگ می‌گوید: اگر یک پرتوی الکترونی محکم داشته باشید، تولید پرتو ایکس بهتری خواهید داشت. در حالی که اگر پرتوی الکترونی تماماً پخش شود، فوتون‌های زیادی در انتهای تونل دریافت نمی‌کنید.

اکسل براچمن(Axel Brachman) از دانشمندان SLAC می‌گوید: تولید یک پرتوی الکترونی با انرژی بالا به ما این حس را می‌دهد که همه چیز همانطور که ما امیدوار بودیم کار می‌کند.