Największy na świecie rentgenowski laser zaświecił po raz pierwszy. O uzyskaniu błysku poinformowało oficjalnie międzynarodowe konsorcjum European XFEL, które zbudowało, i będzie operatorem, tego najnowocześniejszego i najpotężniejszego liniowego akceleratora na świecie. Aparatura oficjalnie ruszy we wrześniu - to właśnie wtedy rozpoczną się pierwsze eksperymenty. Emitowane przez European XFEL promieniowanie X pozwoli badać cząsteczki i materiały z bezprecedensową rozdzielczością. Pomoże też w badaniach procesów biochemicznych.
European XFEL (European X-ray Free Electron Laser) to europejski laser rentgenowski działający na swobodnych elektronach. Jego promieniowanie będzie miliardy razy silniejsze, niż to osiągane dotychczas w synchrotronach. Przy długości fal promieniowania porównywalnych z rozmiarami atomu urządzenie umożliwi badania nanoświata w skali dotychczas nieosiągalnej. Zdaniem naukowców, pozwoli to między innymi na analizę procesów biochemicznych i mechanizmów chorób w skali cząsteczkowej, przyspieszy też poszukiwania nowych metod terapii, zwiększając skuteczność działania leków i ograniczając ich efekty uboczne. Urządzenie będzie też niezwykle cennym instrumentem do badań różnego rodzaju materiałów.
Urządzenie, zbudowane w podziemnym tunelu w centrum badawczym DESY w Hamburgu, ma 3,4 kilometra długości, z czego 2,1 kilometra przypada na sam akcelerator. To tam paczki elektronów przyspieszane są do prędkości bliskiej prędkości światła, by trafić do liczącego 210 metrów tunelu, w którym generowane są błyski promieniowania X. Układ 17290 odpowiednio ustawionych stałych magnesów wprawia tam wiązkę elektronów w osobliwy slalom. Na każdym zakręcie dochodzi do emisji twardego promieniowania X o bardzo wysokiej częstości i stopniowo rosnącym natężeniu.
Aparatura będzie generować ponad 27 tysięcy błysków promieniowania na sekundę, podczas gdy dotychczasowe urządzenia nie przekraczały 120 impulsów na sekundę. Taka częstotliwość impulsów i olbrzymie natężenie wiązki pozwoli na równoczesne prowadzenie wielu eksperymentów, przy czym rozmiary próbek będą mogły być mniejsze niż dotychczas, a czas eksperymentu będzie znacznie krótszy. Dotychczas pracujące na świecie lasery promieniowania X są dosłownie zasypane wnioskami o czas eksperymentalny. Nowa aparatura pomoże czas oczekiwania na dostęp do wiązki znacznie skrócić.
Budowę European XFEL udało się dokończyć w granicach planowanego budżetu na poziomie 1,22 miliarda euro. 58 procent kosztów pokryły Niemcy, 27 procent - Rosja, a pozostałą kwotę wpłaciło 9 innych zaangażowanych w projekt państw, wśród nich Polska. Jak informuje koordynujące polski wkład Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) 29 marca Polska, jako pierwszy z udziałowców, wpłaciła ostatnią ratę swoich zobowiązań gotówkowych, wynoszących łącznie 8,75 miliona euro. W ramach rzeczowego wkładu o wartości 19 milionów euro wykonano już ponad 96 procent prac.
W ramach tego wkładu technicy i naukowcy z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie opracowali między innymi specjalistyczne procedury i oprogramowanie służące do przeprowadzania pomiarów parametrów pracy nadprzewodzących rezonatorów pola wysokiej częstotliwości wchodzących w skład akceleratora oraz jego kompletnych modułów przyspieszających. Przeprowadzono też testy rezonatorów i zestawów magnesów nadprzewodzących służących do ogniskowania i sterowania wiązką elektronową. Wydział Mechaniczno-Energetyczny Politechniki Wrocławskiej, Wrocławski Park Technologiczny, firmy Kriosystem z Wrocławia oraz KATES z Olsztyna zaprojektowały i wykonały między innymi linię kriogeniczną do transportu ciekłego helu. NCBJ opracowało, wykonało i przetestowało ponad tysiąc anten usuwających z przyspieszającego pola elektromagnetycznego szkodliwe częstotliwości, kilkaset anten diagnostycznych montowanych w rezonatorach nadprzewodzących oraz około stu absorberów służących eliminacji propagowania się niepożądanych częstotliwości.
Na razie European XFEL dał pierwsze impulsy promieniowania X o długości fali 0,8 nanometrów z częstością jednego impulsu na sekundę. Zarejestrowano je jeszcze przed tunelem, który ma generować błyski i kierować je do aparatury pomiarowej. Teraz prace będą zmierzały do uruchomienia kolejnych stanowisk badawczych tak, by we wrześniu pierwsze dwie z planowanych sześciu instalacji pomiarowych były gotowe.
(ph)
