Najpotężniejszy laser świata wyemitował pierwszą wiązkę

W kwietniu zakończyła się budowa European XFEL, czyli najpotężniejszego lasera rentgenowskiego świata. W projekt zaangażowani są naukowcy z niemieckiego instytutu DESY oraz polskiego Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ).

Naukowcy pracujący przy projekcie poinformowali, że udało im się wyemitować z niego pierwszą testową wiązkę. Chcieli tym samym sprawdzić, czy urządzenie jest w pełni gotowe do przeprowadzania regularnych badań, które mają rozpocząć się już we wrześniu bieżącego roku.

Dzięki temu potężnemu urządzeniu będziemy mogli badać procesy fizyczne, chemiczne, biologiczne i inżynierskie na poziomie atomowym. Z jego pomocą nie tylko będą mogły powstać nowe specyfiki na najgroźniejsze choroby dręczące ludzkość, ale również poszerzymy wiedzę na temat procesów zachodzących we wnętrzach gwiazd czy planet.

Jego początkowym elementem jest akcelerator liniowy o długości 2,1 kilometra, a całe urządzenie ma długość 3,5 kilometra. Ma on przyspieszać elektrony do energii 17,5 miliardów elektronowoltów. W tym niezwykłym, najdłuższym na świecie urządzeniu tego typu zastosowano nadprzewodzące wnęki przyspieszające. Ich schładzanie do temperatury -271°C trwało ok. dwóch miesięcy, po czym mogły rozpocząć się pierwsze testy całego akceleratora. Jest to kamień milowy na drodze do rozpoczęcia programu naukowego, co jest planowane jesienią tego roku.

European XFEL przewyższa konwencjonalne lasery jasnością i krótkim czasem trwania impulsu oraz możliwością strojenia w szerokim zakresie długości fali. Będzie on generował 27 tysięcy razy na sekundę ultrakrótkie impulsy światła laserowego o natężeniu miliardy razy przewyższającym intensywność wiązek emitowanych przez najlepsze konwencjonalne źródła promieniowania rentgenowskiego.

Potężny laser rentgenowski European XFEL w Hamburgu. Fot. XFEL.

29 marca Polska, jako pierwszy z udziałowców, zrealizowała ostatnią ratę swoich zobowiązań gotówkowych w budowę European XFEL wynoszących łącznie 8,75 milionów euro. Wartość polskiego wkładu rzeczowego wyniesie w sumie 19 milionów euro, z czego wykonano już ponad 96 procent. Były to dostawy i usługi instytutów i firm z Krakowa i Wrocławia oraz NCBJ. Dostarczone komponenty podlegały ścisłym testom pod kątem ich parametrów użytkowych na terenie DESY.

Polski wkład rzeczowy w budowę lasera European XFEL jest następujący: technicy i naukowcy z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie opracowali m.in. specjalistyczne procedury i oprogramowanie służące do przeprowadzania pomiarów parametrów pracy nadprzewodzących rezonatorów pola wysokiej częstotliwości wchodzących w skład akceleratora oraz jego kompletnych modułów przyspieszających. Uczeni przeprowadzili także testy rezonatorów i zestawów magnesów nadprzewodzących służących do ogniskowania i sterowania wiązką elektronową.

Wydział Mechaniczno-Energetyczny Politechniki Wrocławskiej, Wrocławski Park Technologiczny, firmy Kriosystem (Wrocław) oraz KATES (Olsztyn) zaprojektowały i wykonały m.in. linię kriogeniczną do transportu ciekłego helu.

NCBJ opracowało, wykonało i przetestowało ponad tysiąc anten usuwających z przyspieszającego pola elektromagnetycznego szkodliwe częstotliwości (tzw. sprzęgacze HOM), kilkaset anten diagnostycznych montowanych w rezonatorach nadprzewodzących (Pick-up) oraz ok. stu absorberów służących eliminacji propagowania się niepożądanych częstotliwości.

Źródło:  / Fot. European XFE