Questo è il laser a raggi X “più potente” del mondo
Gli scienziati dell’Università di Stanford sono riusciti a sparare con successo i primi raggi del laser Linac Coherent Light Source II (LCLS-II), una macchina che ha richiesto oltre un decennio di sviluppo e un investimento di oltre un miliardo di dollari per diventare uno strumento prezioso per comprendere i fenomeni particolarmente piccoli e veloci.
Il LCLS-II è stato definito “il laser a raggi X più potente” mai costruito, in grado di produrre fino a un milione di impulsi di raggi X al secondo, circa 8.000 volte in più rispetto al laser LCLS originale, creando un fascio praticamente continuo di luce ad alta energia che è 10.000 volte più brillante di prima. Ciò significa che può catturare processi molto più dettagliati a livello atomico.
Secondo la Segretaria dell’Energia degli Stati Uniti, Jennifer Granholm, “la luce del LCLS-II di SLAC illuminerà i fenomeni più piccoli e veloci dell’universo e porterà a grandi scoperte in discipline che vanno dalla salute umana alla scienza dei materiali quantistici”.
Mike Dunne, il direttore associato di SLAC, ha affermato che la capacità della macchina “ci insegnerà come l’energia si muove intorno alle molecole, il che è vitale per comprendere gli sviluppi nelle tecnologie solari, nell’informatica, nelle comunicazioni ultraveloci, nella nanoscienza e altro ancora”.
Il LCLS-II è un laser a elettroni liberi a raggi X (XFEL), che produce impulsi di luce superbrillanti e superveloci a lunghezze d’onda estremamente corte, come il flash di una fotocamera che si attiva a una velocità molto superiore a quella che l’occhio umano può percepire.
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Per produrre questi impulsi, gli scienziati utilizzano un complesso processo che coinvolge laser, elettroni, microonde e magneti. Innanzitutto, i ricercatori utilizzano un laser ultravioletto per espellere gli elettroni da una lastra di rame prima di accelerarli con un dispositivo che emette intensi impulsi di microonde.
Successivamente, gli elettroni si muovono attraverso un labirinto composto da migliaia di magneti, il che li fa muovere avanti e indietro ed emettere raggi X in raffiche prevedibili e ben controllate. Infine, i ricercatori dirigono questi impulsi verso oggetti e materiali per ottenere immagini della loro struttura interna.
La capacità del LCLS-II di osservare la struttura interna e le proprietà dei materiali a livello atomico e molecolare può avere grandi implicazioni per la fisica, la chimica, la biologia, l’ingegneria e la progettazione di nuovi materiali con proprietà uniche. Ad esempio, gli scienziati saranno in grado di studiare le interazioni dei materiali quantistici nelle loro scale di tempo naturali, il che è fondamentale per comprendere le loro proprietà insolite e sfruttarle per costruire dispositivi ad alta efficienza energetica, come i computer quantistici con elaborazione dati ultraveloce.
Si prevede che il potenziale del laser a raggi X migliorato porterà a grandi progressi in diverse aree, dall’elettronica all’immagazzinamento dell’energia o all’ingegneria aerospaziale.
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