强大的X射线激光器开创了科学的新时代

9月14日，能源部SLAC国家加速器实验室新升级的直线加速器相干光源（LCLS）X射线自由电子激光器（XFEL）成功生产了第一台X射线，世界各地的研究人员已经在排队启动一项雄心勃勃的科学计划。

这项名为LCLS-II的升级创造了无与伦比的能力，将开创X射线研究的新时代。科学家将能够以前所未有的分辨率检查量子材料的细节，以推动新形式的计算和通信;揭示不可预测和转瞬即逝的化学事件，以帮助创造更可持续的产业和清洁能源技术;研究生物分子如何发挥生命功能，开发新型药物;并以最快的时间尺度研究世界，开辟全新的科学研究领域。

康奈尔大学的研究人员在LCLS-II项目的早期贡献了关键知识，艺术与科学学院物理学教授Georg Hoffstaetter de Torquat说。“康奈尔大学建造了一个能量损失很小的超导直线加速器，”Hoffstaetter de Torquat说。“从康奈尔-BNL ERL测试加速器（CBETA）的这一组件中获得的知识和专业知识用于减少LCLS腔中的能量损失并提高其光束的亮度。

此外，康奈尔大学的直流高质量电子源产生明亮的电子束，作为LCLS的备份，满足所有必要的要求，他说。

达到“第一缕曙光”是一系列关键里程碑的结果，这些里程碑始于2010年，并发展成为一个多年，耗资11亿美元的升级项目，涉及数千名科学家，工程师和技术人员。除康奈尔大学外，五个美国国家实验室也为该项目的实现做出了贡献。

LCLS-II升级将X射线科学提升到一个全新的水平：它每秒可以产生高达100万个X射线脉冲，是LCLS的8,000倍，并产生几乎连续的X射线束，平均亮度是其前身的10,000倍 – 这是当今最强大的X射线光源的世界纪录。

使用LCLS-II，科学家将能够在自然时间尺度上研究量子材料中的相互作用，这是理解其不寻常且通常违反直觉的特性的关键 – 利用它们来构建节能设备，量子计算机，超快数据处理和其他未来技术。

通过在阿秒时间尺度（电子移动的尺度）捕获化学反应的原子尺度快照，LCLS-II还将提供对化学和生物反应的见解，从而在从可再生能源到肥料生产和减少温室气体等行业中实现更高效和有效的过程。

LCLS-II产生的X射线脉冲将使科学家能够实时跟踪通过复杂系统的能量流动。这种详细程度将为超快计算、可持续制造和通信等领域的发展提供信息。