Villigen.science

Strona główna / SwissFEL

Błyski rentgenowskiego lasera

SwissFEL to rentgenowski laser na swobodnych elektronach. Zamiast światła świecącego bez przerwy wytwarza niezwykle krótkie i intensywne błyski rentgenowskie o właściwościach światła laserowego – na tyle krótkie, że chwytają atomy i cząsteczki w ruchu.

Prosta linia, nie pierścień

W przeciwieństwie do Szwajcarskiego Źródła Światła SwissFEL jest prosty. Ma około 740 metrów długości i cztery części: inżektor ze źródłem elektronów, akcelerator liniowy, ciąg undulatorów i stanowiska eksperymentalne.

Stoi w lesie po stronie Würenlingen, na drugim brzegu Aary, tuż obok reszty PSI. Inżektor, tunel akceleratora i hala undulatorów są pod ziemią, na podłożu żwirowym, za ścianami wystarczająco grubymi, by chronić przed promieniowaniem; zasilacze i sterowanie mieszczą się w pięciu budynkach technicznych nad tunelem.

Jak powstają błyski

Błysk światła laserowego wybija elektrony z metalowej płytki. Akcelerator liniowy nadaje im energię, jaką elektron zyskałby, przechodząc przez napięcie 6 miliardów woltów. Elektrony przelatują przez 12 undulatorów, każdy z 1060 magnesami, na łącznej długości 60 metrów. Magnesy zmuszają je do ruchu po falistym torze, a wysyłane przez nie promieniowanie rentgenowskie wzmacnia się lawinowo.

Powstaje błysk trwający od 1 do 60 femtosekund. Femtosekunda to jedna milionowa jednej miliardowej sekundy.

Filmy z chemii

Ponieważ błyski są tak krótkie, badacze mogą robić zdjęcia pośrednich etapów reakcji chemicznej: reakcję uruchamia się laserem i fotografuje w kolejnych chwilach, klatka po klatce. PSI wymienia też strukturę dużych cząsteczek biologicznych, ważną dla nowych leków, oraz związek struktury elektronowej z atomową w materiałach.

Aramis i Athos

Lokalizację SwissFEL zatwierdzono w 2011 roku, kamień węgielny położono w 2013 roku, a urządzenie zainaugurowano w 2016 roku. Hale eksperymentalne obsługują dwie linie, Aramis i Athos, i mają miejsce na sześć. Pierwsza, Aramis, rozpoczęła regularną pracę w styczniu 2019 roku.

Źródła

  1. PSI, The SwissFEL X-ray free-electron laser
  2. PSI, The SwissFEL building
  3. PSI, The history of PSI

Źródła sprawdzone: 3 listopada 2026

Podcast TheScience.fm

nauka.news

Wiadomości naukowe wyjaśniane bez sensacji, także o fizyce i badaniach prowadzonych przy wielkich urządzeniach, takich jak te w Villigen.

Słuchaj na nauka.news