Недавно общественность была ознакомлена с первыми изображениями пучка рентгеновского излучения установки XFEL. Данная установка является сверхмощным рентгеновским лазером на свободных электронах. Эта установка, являясь международной, находится в городе Гамбург. На сайте проекта указано, что построена она была с участием России.
Этот рентгеновский лазер является установкой, длинна которой примерно 3,4 километра, она находится в системе подземных тоннелей в предместьях Гамбурга. Установка XFEL используется для получения фемтосекундных рентгеновских импульсов высокой интенсивности. Данную установку строили 12 стран, срок строительства составил около 8 лет. Стоимость создания такого мощного лазера составляет примерно 1,5 миллиарда евро, основной вклад в строительство был со стороны Германии и России.
Весной прошлого года (2017) был получен первый пучок рентгеновского излучения на установке. Официальный запуск XFEL состоялся в сентябре 2017 года.
Данный лазер примерно на четыре порядка превосходит синхротрон по своей средней светимости, что касается максимальной светимости, то на девять порядков. На настоящее время эта установка мощнейший в мире лазер, источник рентгеновского излучения.
На снимках, которые продемонстрированы учеными, изображен путь пучка рентгеновского излучения, он похож на тонкую синюю полосу, с толщиной один миллиметр. Эти фотографии пришлось делать в полнейшей темноте, это связано со сравнительно слабым свечением, время экспозиции заняло 90 секунд.
Лазер такого рода впервые создавался в в 1971 году в Стенфорде. Такие установки это линейными ускорителями частиц, что отличает их от синхротронов. Электроны в них ускоряются сверхпроводящими резонаторами и направляются в ондуляторную линию, состоящую из огромного числа магнитов (например в XFEL их более 17 тысяч) с чередующейся полярностью они отклоняют электроны от изначальной траектории то влево, то вправо. На каждом таком повороте испускаются кванты рентгеновского излучения. За счет такой высокой интенсивности излучения, с помощью этого лазера возможно исследовать объекты, которые его очень слабо рассеивают, такие как небольшие кристаллы. Еще с помощью рентгена можно проследить и за динамическими процессами, такими как изменения молекул в ходе химических реакций или распространением ударной волны. Несколько месяцев назад вышла первая научная статья по результатам работы лазера XFEL, в ней говорится об определении трехмерной структуры белков лизоцима и конканавалинов A и B.
Лазеры на свободных электронах используются для исследования быстрых реакций на атомарном уровне. Так с их помощью физиками были зафиксированы взрывы нанометровых ксеноновых кластеров и разрыв связи в молекуле иода.