Zespół konstruktorów i użytkowników międzynarodowego urządzenia badawczego o nazwie Europejski Laser Rentgenowski (ang. European X-ray Free-Electron Laser), w skrócie European XFEL, opublikował w prestiżowym czasopiśmie naukowym Nature Photonics informacje o pierwszych wynikach działania urządzenia. Wśród autorów jest grupa Polaków, w tym członkowie zespołu z Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych PW kierowanego przez dr hab. inż. Krzysztofa Czubę. Obok niego współautorem jest mgr inż. Dominik Sikora.
Urządzenie European XFEL jest laserem rentgenowskim generującym w ciągu jednej sekundy tysiące femtosekundowych błysków promieniowania o natężeniu przekraczającym miliardy razy intensywność wiązek emitowanych przez najlepsze konwencjonalne źródła promieniowania rentgenowskiego. Projekt otwiera niespotykane dotychczas możliwości wykonywania badań materiałowych w skali atomowej. Za pomocą tego lasera obrazowane są m.in. szczegóły budowy biomolekuł i biomateriałów – w tym także wirusów, tworzone są wizualizacje przebiegu procesów formowania lub zrywania wiązań chemicznych, a także przeprowadza się badania ekstremalnych stanów materii podobnych do występujących we wnętrzach gwiazd. Zastosowania lasera European XFEL obejmują m. in. badania w dziedzinach takich jak medycyna, farmakologia, chemia, materiałoznawstwo, nanotechnologia, energetyka i elektronika.
Laser zbudowano w Hamburgu dzięki wysiłkowi zespołów naukowców i inżynierów z kilkunastu krajów. Bazuje on na akceleratorze o długości około 1,5 km wykorzystującym nadprzewodzące wnęki rezonansowe do przyspieszania elektronów do energii 17,5 GeV. Rozpędzone elektrony przepuszcza się przez zespół specjalnie ułożonych magnesów o nazwie undulator. W rezultacie na wyjściu undulatora pojawia się błysk światła o właściwościach podobnych do wiązek generowanych w laserach, ale o długościach fal z zakresu promieniowania rentgenowskiego. Długość urządzenia wynosi 3,4 km. Urządzenie było budowanie w latach 2009 – 2018. Zespół naukowców z PW opracował wiele unikatowych urządzeń i podsystemów akceleratora XFEL. Do najważniejszych należy zaliczyć ultra precyzyjny generator wzorcowy oraz system synchronizacji kilku tysięcy podsystemów akceleratora z femtosekundową precyzją.
Zapraszamy do zapoznania się z artykułem na stronie wydawnictwa: https://www.nature.com/articles/s41566-020-0607-z
Decking, W., Abeghyan, S., Abramian, P. et al. A MHz-repetition-rate hard X-ray free-electron laser driven by a superconducting linear accelerator. Nat. Photonics 14, 391–397 (2020). https://doi.org/10.1038/s41566-020-0607-z
