这款 X 射线激光器刚刚进行了重大升级

由于最近的尖端 X 射线升级，世界上最强大的激光器之一很快就能开始深入原子世界。 斯坦福大学 SLAC 国家加速器实验室 已宣布改进 X射线自由电子激光 (XFEL) 组件 相干光源-II (LCLS-II) 为检查量子材料提供了“无与伦比的能力”——这是 13 年来的一个里程碑。

LCLS-II 项目总监格雷格·海斯 (Greg Hays) 通过 9月18日声明。 “这表明 LCLS-II 的所有不同元件正在协调工作，以全新的操作模式产生 X 射线激光。”

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尽管它属于“激光”分类，但 LCLS-II 更像是一个巨大的显微镜，而不是产生明亮光点的设备。 通电后，XFEL 会产生极其明亮的光 X射线光脉冲 它们能够如此迅速地捕获电子、原子和分子在自然时间尺度上的行为细节。 SLAC 建造了世界上第一台物理 XFEL，于 2009 年开始运行，通过粒子加速器通过室温铜管以每秒 120 个脉冲的速度发射电子。

然而，LCLS-II 的 XFEL 每秒可提供多达 100 万个 X 射线脉冲，频率比其前身大约高 8,000 倍，亮度也高 10,000 倍。 LCLS-II 的 破纪录的能力 取决于最先进的 超导加速器 使用 37 个低温模块将其环境冷却至惊人的 -456 F； 这比外太空的真空还要冷，只比外太空的真空低几度 绝对零度。

科学家们打算使用 LCLS-II 升级来研究量子材料的相互作用，这对于准确检查其“不寻常且常常违反直觉的特性”至关重要。 SLAC的公告。 更好地理解这些属性可能会带来超快的数据处理、更节能的设备、量子计算机以及许多其他技术突破。 “从蛋白质复杂的舞蹈到光合作用的机制，LCLS-II 将以前所未见的细节揭示生物系统，”SLAC 的纲要中写道。

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流行科学 数十年来一直关注 LCLS-II 基础超导技术的进展。 “在接近绝对零（−459°F）的温度范围内，存在着一个奇怪的‘电永动机’——或超导世界——其中电流一旦开始运动，就会永远流动，” 流行科学 首先描述的 1967 年。“随着材料和冷却方法的新发展，真正奇妙的设备正在全国各地的实验室中成形。”