據(jù)英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站18日?qǐng)?bào)道，美國斯坦福SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室的Linac相干光源Ⅱ（LCLS-Ⅱ）X射線激光器剛剛完成歷時(shí)十多年的升級(jí)，“改頭換面”后成為目前世界上最亮的X射線設(shè)施，并發(fā)出了第一束亮度破紀(jì)錄的X射線，使研究人員能以無與倫比的細(xì)節(jié)記錄光合作用等生物化學(xué)反應(yīng)中原子和分子的行為。

SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室升級(jí)了其直線加速器相干光源X射線自由電子激光器。
圖片來源：格雷戈·斯圖爾特/SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室

LCLS-Ⅱ通過一個(gè)復(fù)雜的過程產(chǎn)生X射線。首先，研究人員使用紫外線激光器將電子從銅板中分離出來，然后用強(qiáng)烈的微波脈沖加速電子，這些電子隨后穿過由數(shù)千塊磁鐵組成的“迷宮”。在此過程中，這些電子會(huì)來回?cái)[動(dòng)，并以可預(yù)測(cè)且可控的方式發(fā)射X射線。研究人員將這些X射線脈沖引導(dǎo)到物體上，可以對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。

LCLS-Ⅱ產(chǎn)生的X射線的亮度是醫(yī)療領(lǐng)域使用的X射線的1萬億倍，是其“前任”LCLS產(chǎn)生的X射線的1萬倍。

SLAC的邁克·鄧恩解釋說，X射線的亮度之所以被提高，部分原因是他們翻新了3公里長(zhǎng)的金屬管，電子會(huì)通過該帶有鈮內(nèi)襯的金屬管。當(dāng)被冷卻到-271℃左右時(shí)，鈮可以承受前所未有的高能電子。

澳大利亞樂卓博大學(xué)的納迪亞·扎澤平指出，LCLS-Ⅱ讓研究人員能以前所未有的細(xì)節(jié)觀察原子尺度上的生物化學(xué)過程是如何發(fā)生的，使制作生物學(xué)過程的“分子電影”成為可能，比如哺乳動(dòng)物視覺成像過程、光合作用、藥物結(jié)合和基因調(diào)控等。

鄧恩也表示，LCLS-Ⅱ能在極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量明亮的X射線，可以讓研究人員看到材料內(nèi)部發(fā)生了什么，比如用于人工光合設(shè)備或下一代半導(dǎo)體的材料、超導(dǎo)體等。LCLS-Ⅱ是一種用途非常廣泛的研究工具，就像一個(gè)強(qiáng)大的顯微鏡，可以觀察從量子材料到生物系統(tǒng)，從催化化學(xué)到原子物理的一切細(xì)節(jié)。