На этой неделе ученые со всей Европы собрались ради события, которое, по сути, знаменует собой начало нового витка развития молекулярной биологии. Событием этим является запуск European X-ray Free Electron Laser (XFEL) – крупнейшего и самого мощного на сегодняшний день рентгеновского лазера на свободных электронах. Соответствующая церемония официального запуска состоялась 4 сентября.
Располагающийся на территории Научно-исследовательского центра DESY в Гамбурге лазер XFEL стоимостью около одного миллиарда евро состоит из сверхпроводящего линейного ускорителя и фотонных излучателей, разнесенных по подземному тоннелю общей длиной 3,4 км.
Ученые смогут использовать сверхкороткие рентгеновские вспышки, генерируемые XFEL, чтобы, например, создать трехмерную модель структуры той или иной молекулы и других биологических частиц. Причем возможности нового лазера позволят сделать это быстрее и с более высоким уровнем детализации – недостижимым со старыми лазерами.
Кроме того, одиночные снимки частиц, полученных с помощью XFEL, можно будет объединять вместе, создавая «молекулярные фильмы» для дальнейшего тщательного изучения процессов, происходящих при биохимических и химических реакциях. Ожидается, что эти исследования заложат основы для разработки новых лекарств и методов лечения, а также экологически безопасных способов добычи энергии из солнечного света.
Как сообщается, во время работы лазера XFEL электроны разгоняются внутри линейного ускорителя до энергии в 17,5 ГэВ перед тем как начать движение змейкой под воздействием магнитов, именуемых ондуляторами. В процессе виражирования электронов высвобождаются пучки высокоэнергетического рентгеновского излучения.
Система способна выдавать до 27 тыс. импульсов интенсивного рентгеновского излучения в секунду, позволяет проводить измерения очень быстро, а длина волны излучаемых рентгеновских волн может регулироваться в пределах от 0,05 до 4,7 нанометров, обеспечивая возможность проведение измерений на атомарном уровне.
Другими областями применения XFEL является материаловедение с разработкой новых материалов и веществ, оптимизация электронных носителей информации, а также исследования поведения материи в чрезвычайных условиях, подобных тем, которые существуют внутри звезд, в окрестностях черных дыр и на поверхности экзопланет.
Напоследок отметим, что первый тестовых запуск XFEL был проведен в мае этого года и уже очень скоро ученые смогут использовать возможности лазера для собственных исследований.
