10 metrów pod ziemią jest zimniej niż w kosmosie. Obniżyli temperaturę, by przyspieszać elektrony do szalonych prędkości

Sztabowi naukowców udało się obniżyć temperaturę akceleratora do 2K, czyli do -271.15 stopni Celsjusza. Przy tak niskiej temperaturze - niższej od tej, która panuje w większej części wszechświata - akcelerator cząstek LCLS-II staje się nadprzewodzący, dzięki czemu może przyspieszać elektrony do potężnych prędkości, nie tracąc przy tym energii. Osiągnięcie to jest zwiastunem wielu nowych odkryć w wielu dziedzinach nauki.

Po wdrożeniu do pracy akcelerator cząstek LCLS-II będzie w stanie w ciągu zaledwie kilku godzin wygenerować tyle impulsów rentgenowskich co dotychczasowy laser wygenerował w ciągu kilkunastu lat swojego działania. Co więcej, każdy z tych impulsów będzie nawet 10 000 razy jaśniejszy od generowanych dotychczas.

Jak wskazują naukowcy z LCLS, pierwszy laser rentgenowski XFEL uruchomiony w 2009 roku także był fenomenalnym osiągnięciem. Był w stanie generować impulsy promieniowania X miliard razy jaśniejsze niż jakiekolwiek wcześniej. Pracujący w temperaturze pokojowej XFEL był w stanie generować 120 impulsów na sekundę. Dzięki nowemu akceleratorowi nowy laser będzie w stanie teraz generować milion impulsów na sekundę, a każdy z nich będzie tysiące razy jaśniejsze od najjaśniejszych możliwych obecnie.

Osiągnięcie takiego postępu wymagało kilku długich lat pracy. Aby obniżyć temperaturę akceleratora do zaledwie 2K, czyli do najniższej możliwej temperatury niezbędne było zainstalowanie wokół niego kilku warstw sprzętu chłodzącego chłodzonego ciekłym helem. To właśnie on chłodzi znajdujące się w akceleratorze łańcuchy wykonane z niobu do temperatury, w której ten pierwiastek staje się nadprzewodnikiem. Po raz pierwszy próg 2K udało się osiągnąć 15 kwietnia. We wtorek 10 maja naukowcy ogłosili natomiast, że akcelerator cząstek LCLS-II jest gotowy do pracy.

Kiedy już akcelerator rozpocznie pracę, elektrony przesuwające się przez komory z niobu bedą rozpędzane przez mikrofale i rozpędzane do prędkości bliskich prędkości światła.

Nowe urządzenie to zupełnie nowe możliwości. Naukowcy wskazują, że dzięki LCLS-II będą w stanie poznać rzadkie i niezwykle ulotne reakcje chemiczne, co z kolei może pozwolić na przyspieszenie m.in. rozwoju technologii pozyskiwania czystej energii czy tworzenia nowych leków. Dzięki temu, że możliwe będzie wykonywanie za jego pomocą pomiarów ruchu pojedynczych atomów, będziemy mogli także zajrzeć do świata mechaniki kwantowej. Można zatem powiedzieć, że tutaj nie ma minusów, dzięki stworzeniu LCLS-II świat nauki zyska zupełnie nowy wgląd w naturę rzeczy.