Attivato il più potente emettitore di raggi X al mondo

Lo SLAC National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) ha emesso i primi raggi X utilizzando il laser a elettroni liberi a raggi X (XFEL) Linac Coherent Light Source (LCLS), si legge in un comunicato stampa. La versione aggiornata, denominata LLCS-II, è stata costruita per 1,1 miliardi di dollari ed è in grado di emettere i raggi X più potenti al mondo. 

Lo SLAC National Accelerator Laboratory di Stanford costruisce e utilizza potenti strumenti per far progredire la scienza da oltre sessant’anni. L’LCLS originale è stato il primo XFEL al mondo, raggiungendo la sua prima luce nell’aprile 2009.

Anche se i raggi X sono diventati un’applicazione di routine nel settore sanitario, gli scienziati continuano a utilizzare versioni molto più potenti per sondare materiali e materiali biologici per comprenderli meglio. L’LCLS originale accelerava gli elettroni attraverso un tubo di rame a temperatura ambiente, limitandolo a 120 impulsi di raggi X al secondo.

Il laser a raggi X più potente del mondo ora vanta la capacità di emettere fino a un milione di impulsi al secondo. Questo lo ha reso 8000 volte più veloce del predecessore e il più potente al mondo.

Come funziona LCLS-II?

Le capacità potenziate dell’LCLS-II sono dovute all’acceleratore superconduttore costruito per sparare i raggi X. L’acceleratore è composto da 37 moduli in grado di raffreddare l’elio fino a -456 gradi Fahrenheit (-271 gradi Celsius), appena sopra lo zero assoluto. A queste temperature, l’acceleratore porta gli elettroni a stati ad alta energia con perdite di energia quasi pari a zero.

Il team SLAC ha mantenuto l’acceleratore originale comn tubo di rame, consentendo la raccolta di dati su un ampio intervallo di energia e raccogliendo più dati in meno tempo, ampliando allo stesso tempo la portata degli esperimenti che possono essere condotti presso la struttura.

Ecco un video esplicativo

Oltre a una nuova sorgente di elettroni, l’LCLS-II ha visto anche l’aggiunta di due nuovi ondulatori in grado di generare raggi X dai fasci di elettroni. Soprannominati “morbidi” e “duri”, questi ondulatori producono raggi X a bassa e alta energia, consentendo ai ricercatori di eseguire i loro esperimenti con una precisione molto più elevata e la possibilità di sondare più in profondità.

L’LCLS è stato determinante nella creazione del primo “film molecolare” per studiare processi chimici complessi e osservare come le piante e le alghe assorbono la luce solare per fornirci ossigeno in tempo reale. I raggi X dello strumento fanno luce anche su come si evolvono i pianeti e su come si formano le piogge di diamanti.

Ora, con una configurazione ancora più potente, l’LCLS-II è pronto ad affrontare sfide considerate irraggiungibili. I ricercatori saranno ora in grado di studiare i materiali quantistici in modo più dettagliato, aprendo la strada alla costruzione di dispositivi quantistici, computer ed elaborazione ultraveloce dei dati più efficienti, si legge nel comunicato stampa.

L’LCLS-II consentirà inoltre ai ricercatori di catturare istantanee di reazioni chimiche su scala atomica e di contribuire a progettare processi più efficienti in settori come la produzione chimica e la generazione di energia e di contribuire alla riduzione dei gas serra. Praticamente efffettuerà delle radiografie a livello molecolare.

La qualità degli esperimenti effettuabili da questo strumento saranno in grado di attirare migliaia di ricercatori da tutto il mondo.