درخشان ترین لیزر پرتو ایکس جهان در شرف راه اندازی
تابناک ترین لیزر پرتو ایکس جهان موسوم به ˮLCLS-IIˮ که توسط دانشمندان آزمایشگاه ملی شتاب دهنده اسلک در دست ساخت است، قادر خواهد بود از اتم ها یک میلیون بار در ثانیه تصویر ثبت کند.
به گزارش نهایت علم به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، دانشمندان آزمایشگاه ملی شتاب دهنده اسلک(SLAC) درحال انجام کارهای پایانی برای اتمام ساخت درخشان ترین لیزر پرتوی ایکس جهان هستند. این لیزر که اختصارا "LCLS-II" نامیده می شود، بعد از عملیاتی شدن، ۱۰ هزار برابر درخشان تر از درخشان ترین لیزر پرتو ایکس فعلی خواهد بود.
آزمایشگاه ملی شتاب دهنده اسلک مشهور به "SLAC" یک مرکز علمی فدرال در ایالت کالیفرنیای آمریکا است. این آزمایشگاه متعلق به وزارت انرژی ایالات متحده آمریکا است و توسط دانشگاه "استنفورد" اداره می شود.
این لیزر هم اکنون در حدود ۳۰ فوت(۹ متر) زیر زمین در نزدیکی دانشگاه "استنفورد" درحال ساخت است که به فیزیکدانان کمک می نماید تا تعدادی از ناشناخته های اساسی جهان ما را دریابند. این دستگاه لیزری به طول حدود ۲ مایل (۳.۲ کیلومتر) در یک تونل حفاری ویژه توسعه می یابد.
نسخه پیشین آن موسوم به " LCLS-I" در سال ۲۰۰۹ فعال شد و قادر به ایجاد پرتویی با ۱۲۰ پالس یا شلیک نور در ثانیه است. با این وجود، "LCLS-II" این رکورد را با توانایی تولید یک میلیون شلیک در ثانیه به شکل شایان توجهی می شکند.
دکتر "جیمز کریان" دانشمند SLAC اظهار داشت: من فکر می کنم کاملاً منصفانه است که بگوییم "LCLS-II" دوره جدیدی از علم را شروع خواهدنمود.
وی اظهار داشت: این لیزر جدید قادر به ایجاد پالس هایی تا زیر یک فمتوثانیه(یک میلیون میلیاردم ثانیه برابر با ۱۰ به توان منفی ۱۵ ثانیه) است. توانایی شلیک بسیار سریع و خارق العاده این لیزر، دانشمندان را قادر می سازد تا آزمایشاتی را انجام دهند که تابحال تصور نمی شد.
"LCLS-II" کمی شبیه یک میکروسکوپ اما با وضوحی در سطح اتمی عمل می کند. در قلب این دستگاه، یک شتاب دهنده ذرات قدرتمند قرار دارد که ذرات حامله را سرعت می بخشد و آنها را به یک پرتوی بسیار قدرتمند هدایت می کند.
این پرتو سپس بوسیله یک سری آهنرباهای متناوب(به نام موج ساز) می گذرد تا اشعه ایکس تولید نماید. دانشمندان می توانند از آن اشعه ایکس برای ایجاد آنچه که آنها را "فیلم های مولکولی" می نامند، استفاده کنند. می توانید این تصاویر را بعنوان تصاویر فوری از اتم ها یا مولکول ها درحال حرکت در نظر بگیرید که هر تصویر را در چند کوادریلیونم ثانیه ثبت می کند و مانند یک فیلم به هم متصل می شوند.
نسخه پیشین این لیزر بااینکه در گرفتن این تصاویر فوری کندتر بود، اما دانشمندان در سراسر جهان را قادر ساخت تا اکتشافات بسیار جالب و مهمی را انجام دهند. این اکتشافات شامل مواردی مانند مشاهده واکنش های شیمیایی در زمان وقوع، نشان دادن رفتار اتم ها درون ستاره ها و تولید تصاویر فوری زنده است که جزییات پروسه فتوسنتز را نشان میدهد.
بگفته "اندرو بوریل" مدیر آزمایشگاه SLAC، توانایی گرفتن تصاویر در فواصل فمتوثانیه با این لیزر جدید، یک تغییر دهنده بازی بسیار مهم خواهد بود.
وی می گوید: اگر به یک صفحه متشکل از چراغ های ال ای دی فکر کنید که ۱۲۰ بار در ثانیه خاموش و روشن می شود، شاهد یک تصویر خواهید بود. حال اگر در یک ثانیه میلیونها بار خاموش و روشن شود، تصویر بسیار متفاوتی دریافت می کنید. بدین سبب می توانید فیلم بسیار بهتری بسازید.
بگفته دانشمندان، این لیزر جدید هیولایی کاملاً متفاوت از نسل قبلی خود است. برای اینکه سرعتی که "LCLS-II" قادر به گرفتن تصاویر فوری در سطح اتمی است، تنها تفاوت بین این لیزر جدید و نسل قبلی آن نیست.
در صورتیکه هر دو دستگاه، الکترون ها را تقریباً به سرعت نور شتاب می دهند، اما هر کدام به روشی متفاوت این کار را انجام می دهند. برای مثال، "LCLS-I" الکترون ها را در دمای اتاق به سمت لوله های مسی هدایت می کند که این کار برای شلیک های کوتاه خوب است، اما برای عملکرد مداوم ایده آل نیست.
این جایی است که لیزر جدید خودش را نشان میدهد. عملکرد مداوم از نوع مورد نیاز برای "LCLS-II" گرمای زیادی تولید می کند. حفره های مسی معمولی، همانطور که در "LCLS-I" استفاده می شود، مقدار زیادی از این گرما را از بین می برد، بدین سبب مهندسان به یک شتاب دهنده ابررسانای جدید روی آوردند.
این ماده جدید شامل ده ها دستگاه به طول ۴۰ فوت(۱۲ متر) به نام "کریوماژول"(cryomodules) است که برای کار در دو درجه بالاتر از صفر مطلق(منفی ۴۵۶ درجه فارنهایت) طراحی شده است. آنها ازطریق یک کارخانه عظیم برودتی در بالای زمین در دمای عملیاتی نگه داشته می شوند.
بگفته "کریان"، تمام این سیستم به دانشمندان SLAC این امکان را می دهد که به سؤالات اساسی مانند این که انتقال انرژی درون سیستم های مولکولی چگونه اتفاق می افتد؟ انتقال بار چگونه اتفاق می افتد؟ و امثالهم پاسخ دهند.
وی ادامه داد: وقتی تعدادی از این اصول را فهمیدیم، می توانیم آغاز به استفاده از آنها نماییم تا بفهمیم چگونه می توانیم فتوسنتز مصنوعی انجام دهیم یا چگونه می توانیم سلول های خورشیدی بهتر بسازیم.
دانشمندان SLAC امیدوارند که بتوانند این لیزر جدید را در سال جدید میلادی روشن کنند و امیدوارند نخستین اشعه ایکس را در تابستان تولید کنند. بدین سبب جالب خواهد بود که ببینیم "LCLS-II" در سال ۲۰۲۲ و بعد از آن از چه رازهایی از جهان رونمایی پرده برداری خواهدنمود.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب