پرنورترین لیزر جهان برای فیلم‌برداری از ساختارهای مولکولی به زودی راه‌اندازی می‌شود

دانشمندان دپارتمان انرژی کتابخانه ملی SLAC آمریکا در حال ساخت پرنورترین لیزر جهان هستند که LCLS-II نام خواهد گرفت و تا 10 هزار برابر از پرنورترین لیزر قبلی قوی‌تر خواهد بود. 

این لیزر در حال حاضر در عمق 9 متری زیر زمین و در نزدیکی دانشگاه استنفورد در حال ساخت بوده تا بعد از آغاز کار، به دانشمندان برای رازگشایی از اسرار جهان هستی کمک کند. این لیزر حدود 3.2 کیلومتر طول داشته و در یک تونل مخصوص قرار گرفته است. LCLS-I، پرنورترین لیزر جهان پیش از این، قادر بود حدود 120 پالس نور در ثانیه تولید نماید و لیزر فعلی حدود 1 میلیون در ثانیه ایجاد خواهد کرد.

این سرعت پالس بالا به دانشمندان اجازه خواهد داد آزمایش‌های دقیق‌تری برای تست تئوری‌های خود طراحی نمایند. از این رو LCLS-II همچون یک میکروسکوپ خواهد بود که وضوح در اندازه هسته‌های یک اتم را در اختیار ما خواهد گذاشت. در قلب این لیزر در یک شتاب دهنده ذرات بسیار قدرتمند استفاده شده که می‌توان آن‌ها را به یک پرتوی بسیار قدرتمند تبدیل نماید.

این پرتو سپس از میدانی مغناطیسی عبور داده خواهد شد تا اشعه X تولید شود. از این پرتوی X می‌توان برای فیلم‌برداری از اتم‌ها و مولکول‌ها استفاده نمود. نسل قبلی این لیزر به دانشمندان اجازه داد تا واکنش‌های شیمیایی را در آن واحد مشاهده نمایند، رفتار اتم‌ها داخل ستارگان را بررسی کنند و از پروسه فتوسنتز گیاهان عکس بگیرند.

باید به این نکته اشاره کنیم که لیزر جدید قادر خواهد بود 10 هزار بار سریع‌تر و در هر فمتوثانیه یک بار از فرآیندهای مختلف عکس بگیرد که این موضوع موجب دقت شگفت‌انگیز تصاویر به دست آمده از آن‌ها خواهد شد. هر فمتوثانیه در مقابل 1 ثانیه، به اندازه 1 ثانیه در مقابل عمر جهان هستی کوچک است.

سرعت بالا تنها پیشرفت LCLS-II نسبت به نسل قبل نیست؛ در نسل قبلی برای افزایش سرعت الکترون‌ها تا نزدیک به سرعت نور از لوله‌های مسی در دمای اتاق استفاده می‌شد که به دلیل جذب دمای لیزر توسط مس، برای آزمایش‌های طولانی مدت زیاد مناسب نبودند. در آزمایش‌های طولانی دما به شدت افزایش پیدا می‌کند و از این رو، نیاز است تا از ابزارهای مقاوم‌تری به نام مقاوم‌تری به نام کریوماژول‌ها استفاده شود که دمای لیزر و در نتیجه قدرت آن را کاهش نمی‌دهند.

 این ابزارهای 12 متری در دمای منفی 271 درجه سانتی‌گراد کار می‌کنند. دانشمندان می‌گویند که این روش جدید به آن‌ها اجازه خواهد داد تا سوالات بنیادینی همچون چگونگی انتقال انرژی در سیستم‌های مولکولی را به دقت بررسی نمایند. این لیزر در تابستان 2022 به صورت رسمی آغاز به کار خواهد کرد.