Hamburgnál kezdődhet a kutatás új korszaka

Előállította az első felvillanásokat csütörtökön a világ leghosszabb szupravezető lineáris részecskegyorsítója, a Hamburg melletti European XFEL, amellyel atomi szintű szerkezeteket és folyamatokat akarnak lefényképezni. Az első napon másodpercenként egy-egy villanást produkáltak, a létesítmény szeptemberi hivatalos felavatásáig azonban másodpercenként 27 ezerre akarják növelni a felvillanások számát. A felvillanó lézerfény mindössze 0,8 nanométer hullámhosszú volt, ami 500-szor rövidebb a látható fény hullámhosszánál.

"A kutatás új korszaka veszi kezdetét Európában az első lézerfénnyel, amelyet ma a világ legmodernebb és a legnagyobb teljesítményű lineáris gyorsítójával előállítottunk" - idézte a dpa és az AP a németországi kutatóintézet közleményét.

A schenefeldi berendezés 2,1 kilométer hosszú földalatti elektrongyorsítójában 98 darab, 1,7 kilométer távon egymás után kapcsolt rezonátor gyorsítja az elektronokat egyelőre 12 GeV (12 milliárd elektronvolt) energiára; ezt az energiát a következő hónapokban fokozatosan 17,5 GeV-re fogják emelni. A rezonátorok nióbium fémből készültek és az abszolút nulla fok közelében, -271 Celsius-fokos hőmérsékleten működnek, ahol a nióbium szupravezetővé válik, vagyis teljesen elveszíti elektromos ellenállását - olvasható az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont honlapján.

A felgyorsított elektronokat mágnesek különleges elrendezésű, mintegy 200 méter hosszú sorozatába, úgynevezett un­du­lá­to­rok­ba vezetik, amelyekben másodpercenként 27 000 igen rövid, a lézerfényhez hasonló tulajdonságokkal rendelkező, a hagyományos röntgenforrásokénál egy milliárdszor erősebb röntgenfelvillanás keletkezik. A kutatók ezeket a 10 keV körüli energiájú, vagyis a keményröntgen-tartományba eső fotonokból álló felvillanásokat fogják használni az összesen 3,4 kilométer hosszúságú röntgenlézer végén kiépülő mérőállomásokon kísérletek végzésére.

Ezekben atomi felbontással térképezik fel vírusok szerkezetét, sejtek molekuláris összetételét fejtik meg, háromdimenziós "fényképeket" készítenek a na­no­vi­lág­ról, gyors kémiai reakciókat "filmeznek le" vagy éppen olyan folyamatokat tanulmányoznak, amilyenek a bolygók belsejében zajlanak.

Az egyik legnagyobb európai kutatási infrastruktúra, a European XFEL tervezése 20 éve kezdődött, az építése hét évig tart. A röntgenlézer létrehozását 11 ország (Dánia, Franciaország, Lengyelország, Magyarország, Németország, Olaszország, Oroszország, Spanyolország, Svájc, Svédország és Szlovákia) vállalta, a 2005-ös árakon számolt 1,22 milliárd euró teljes költségből Németországra 58 százalék, Oroszországra 27 százalék jut. Magyarország teljes jogú tagként a költségek 1 százalékát állja.

Magyar kutatók a nyolcvanas évek óta használnak analitikai és anyagvizsgálati célból részecskegyorsítókon alapuló röntgenforrásokat, ilyen tapasztalatokat elsősorban a legnagyobb európai szinkrotronnál, a grenoble-i ESRF-nél szereztek. Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontban jelenleg két kutatócsoport készül arra, hogy a hamburgi létesítmény egyik első használója legyen. A Schenefeldben tervezett hat kísérleti műszer közül az első kettővel ősszel kezdődhetnek az első felhasználói kísérletek.