Νέο λέιζερ ακτινών Χ αποτελεί το μικροσκόπιο του μέλλοντος

Ένα λέιζερ ακτινών Χ ακούγεται μάλλον βγαλμένο από βιβλίο επιστημονικής φαντασίας – ή έστω από ταινία του Τζέημς Μποντ- όμως οι επιστήμονες το υλοποίησαν. Με τους υπερ-φωτεινούς ταχύτατους παλμούς του, το λέιζερ μπορεί να λειτουργήσει σαν κάμερα υψηλής ανάλυσης συλλαμβάνοντας εικόνες ατόμων και μορίων σε πραγματικό χρόνο. Ενώνοντας διαδοχικές τέτοιες εικόνες, οι επιστήμονες θα μπορούν πλέον να δημιουργούν “ταινίες” που θα απεικονίζουν τη συμπεριφορά των θεμελίων της ύλης και της ζωής, όπως ποτέ δεν έχει συμβεί στο παρελθόν. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι το νέο λέιζερ μπορεί να φέρει μια πραγματική επιστημονική επανάσταση στην κατανόηση του κόσμου.

Η συσκευή, το πρώτο και φωτεινότερο στον κόσμο λέιζερ που δουλεύει στο πολύ μικρό μήκος κύματος των ακτινών Χ (1,5 άνγκστρομ ή 0,15 νανόμετρα), με την ονομασία Linac Coherent Light Source (LCLS), είναι προϊόν αμερικανών φυσικών από το Εθνικό Εργαστήριο Επταχυντών SLAC της Καλιφόρνια, που ανήκει στο υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ και διαθέτει έναν επιταχυντή μήκους τριών χιλιομέτρων.

Με περαιτέρω βελτίωση, το λέιζερ θα είναι σε θέση, μεταξύ άλλων, να καθορίζει τη δομή μιας πρωτεΐνης, καταστρέφοντας ένα και μόνο μόριο με την στοχευμένη ακτίνα του. Θα μπορεί ακόμα να συμπιέζει την ύλη σε υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες, ώστε να προσομοιώνει τις συνθήκες στο κέντρο των πλανητών.

Οι ακτίνες Χ είναι ιδανικές για τη μελέτη της δομής των υλικών σε ατομική κλίμακα. Χάρη στο νέο λέιζερ, οι επιστήμονες θα έχουν στα χέρια τους το καλύτερο εργαλείο που διέθεταν ποτέ, για τη μελέτη της διάταξης των ατόμων στα μέταλλα, τους ημιαγωγούς, τα κεραμικά υλικά, τα πολυμερή, τους καταλύτες, τα πλαστικά, αλλά και τα βιολογικά μόρια. Σύμφωνα με τον διευθυντή του SLAC Πέρσις Ντρελ, “η νέα συσκευή θα αποβεί τόσο σημαντική στο μέλλον για ορισμένες επιστήμες, όσο υπήρξε το μικροσκόπιο στο παρελθόν”.

Τις τελευταίες δεκαετίες, οι φυσικοί έχουν δημιουργήσει πηγές τρομερά ισχυρών ακτινών Χ, οι οποίες εξαρτώνται από κυκλικούς επιταχυντές σωματιδίων που ονομάζονται σύγχροτρα. Τα σωματίδια που κυκλοφορούν μέσα σε αυτές τις μηχανές, εκπέμπουν φωτόνια ακτινών Χ.

Όμως η νέα συσκευή LCLS, που κόστισε 420 εκατ. δολ., μπορεί τελικά να παράγει ακτίνες ένα δισεκατομμύριο φορές πιο φωτεινές. Διαφέρει από τα συμβατικά λέιζερ, που ενισχύουν το φως, καθώς το LCLS δημιουργεί φως χρησιμοποιώντας ελεύθερα ηλεκτρόνια σε συνθήκες κενού.

Η επιστημονική ομάδα του εργαστηρίου SLAC σχεδιάζει τα πρώτα πραγματικά επιστημονικά πειράματα με το νέο λέιζερ φέτος το Σεπτέμβριο. Στο μεταξύ, ερευνητές στη Γερμανία και την Ιαπωνία ήδη εργάζονται στην ανάπτυξη παρόμοιων λέιζερ ακτινών Χ, καθώς ο συγκεκριμένος τομέας συγκεντρώνει αυξημένο ενδιαφέρον και έντονο επιστημονικό ανταγωνισμό.

Πηγή:http://www.ert.gr