有史以來(lái)最強(qiáng)大的X射線脈沖達(dá)到近太瓦功率

據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》網(wǎng)站22日?qǐng)?bào)道，美國(guó)SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的直線加速器相干光源(LCLS)發(fā)出有史以來(lái)強(qiáng)X射線脈沖。該脈沖僅持續(xù)4.4萬(wàn)億分之一秒，產(chǎn)生的功率卻接近1太瓦(100億兆瓦)，為普通核電站年產(chǎn)量的1000倍。這些超快X射線可用于更詳細(xì)地拍攝分子內(nèi)部情況，促進(jìn)基礎(chǔ)物理和材料科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展。相關(guān)研究論文發(fā)表于最新一期《自然·光子學(xué)》雜志。

直線加速器相干光源是一種X射線激光器，其工作原理是將電子束加速到極限速度，然后用一系列磁鐵使電子束“擺動(dòng)”，并以X射線形式發(fā)射輻射。

最新實(shí)驗(yàn)中，阿戈斯蒂諾·瑪里奈利及其同事重新設(shè)計(jì)了這一過(guò)程，使每束電子發(fā)射兩次X射線，讓X射線達(dá)到前所未有的能量。瑪里奈利指出，這種方法過(guò)去得到了理論計(jì)算的支持，但其效果仍令他們吃驚。

SLAC的詹姆斯·克萊恩指出，這些超快X射線將幫助科學(xué)家為材料和分子內(nèi)部正在發(fā)生的事情拍攝更詳細(xì)的影像。它還可能催生新技術(shù)，捕捉電子等微型粒子正在進(jìn)行的過(guò)程，此前這些過(guò)程一直難以被記錄。例如，利用這種新的X射線可為分子內(nèi)部電子行為“拍電影”——先從一個(gè)原子的角度拍攝，然后從相鄰原子的角度拍攝，可從根本上提高科學(xué)家對(duì)電池等系統(tǒng)內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的理解。

德國(guó)電子同步加速器(DESY)弗朗西斯卡·卡萊加里表示，如此精確地跟蹤電子能幫助科學(xué)家更好地控制電子行為，從而為太陽(yáng)能等應(yīng)用帶來(lái)更高效材料。

審核編輯 黃宇