Крупнейший в мире немецко-российский лазер совершил первый выстрел

Крупнейший в мире лазер на свободных электронах XFEL произвел свой первый рентгеновский луч, сказано на сайте немецкого исследовательского центра DESY.

Отмечается, что во время испытания XFEL вырабатывал всего один импульс в секунду, однако к концу года это значение будет увеличено до 27 тысяч импульсов в секунду. По яркости вырабатываемого излучения лазер будет значительно превосходить существующие аналоги.

Вот что об этой установке и ее возможностях говорит Википедия:

Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах (XFEL) — международный проект по созданию самого крупного в мире лазера на свободных электронах, предназначенного для наблюдения за ходом химических реакций. В строительстве участвуют 12 стран (основные — Германия и Россия). Проект разработан исследовательским центром DESY и представлен в 2002 году.

Лазерная установка длиной 3,4 километра расположена в Германии на глубине от 6 до 38 метров под землёй и протянулась от лаборатории DESY в Гамбурге до окраины Шенефельда, где на территории 15 гектаров построены административные здания, экспериментальные станции и лаборатории. Строительные работы начались в 2009 году, ввод в эксплуатацию запланирован на 2016 год, проведение первого эксперимента с одним лучом и двумя станциями — на 2017 год

Конструкция

Лазер генерирует синхротронное излучение высокой интенсивности, излучённое электронами, ускоренными до релятивистских скоростей. XFEL построен так, чтобы электроны синхронизированно вызывали рентгеновское излучение, что обеспечивает ренгтеновские импульсы со свойствами лазерного излучения и интенсивностью, значительно превосходящей получаемую в традиционных источниках СИ так называемого третьего поколения.

Электроны через сверхпроводящий линейный ускоритель с максимальной энергией 17,5 ГэВ попадут в магнитные поля ондуляторов, где они будут двигаться по искривленным (синусоидальным) траекториям, излучая в рентгеновском диапазоне. Для создания эффекта сверхпроводимости элементы ускорителя охлаждаются жидким гелием до температуры минус 271 °C.

Рентгеновское излучение будет генерироваться самоусиливающейся спонтанной эмиссией, когда электроны взаимодействуют с излучением, создаваемым соседними электронами. Спонтанная эмиссия волновых пакетов позволит получать до 30 тысяч импульсов в секунду, а яркость излучения будет на порядки превосходить существующие аналоги.

Исследования

Продолжительность импульсов не будет превышать 100 фемтосекунд, что позволит исследовать химические реакции, которые слишком быстры, чтобы изучать их иными методами. Длина волны рентгеновского лазерного излучения будет меняться от 0,05 до 6 нм, позволяя проводить измерения на атомном масштабе длины.

Сначала предполагается создать 3 канала вывода фотонных пучков с 6 экспериментальными станциями, в дальнейшем планируется увеличить эти числа до 5 каналов и 10 станций. Лазер будет использоваться для экспериментов в области физики, химии, наук о материалах, биологии и нанотехнологии.

Строительство

На строительство и ввод в эксплуатацию планируется затратить 1,22 млрд евро. 58 % этой суммы предоставляет Германия, 27 % — Россия.

28 сентября 2009 года для организации строительства и эксплуатации проекта создана некоммерческая организация European XFEL GmbH, основным акционером которой изначально являлся DESY.

7 июня 2012 года завершено сооружение системы туннелей общей протяжённостью 5777 метров. Были задействованы два проходческих щита. В том же году начались монтажные работы.