La construcción comienza hoy con una actualización importante a un láser de rayos X único en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía. El proyecto agregará un segundo haz de rayos X que es 10,000 veces más brillante, en promedio, que el primero ydispara 8,000 veces más rápido, hasta un millón de pulsos por segundo.
El proyecto, conocido como LCLS-II, aumentará en gran medida la potencia y la capacidad de la Fuente de luz coherente Linac LCLS de SLAC para experimentos que agudizan nuestra visión de cómo funciona la naturaleza a nivel atómico y en escalas de tiempo ultrarrápidas.
"LCLS-II llevará la ciencia de rayos X al siguiente nivel, abriendo la puerta a una gama completamente nueva de estudios de ultrarrápidos y ultrapequeños", dijo el Director de LCLS Mike Dunne. "Esto avanzará enormemente nuestra capacidad de desarrollar transformacionestecnologías del futuro, que incluyen productos electrónicos novedosos, medicamentos que salvan vidas y soluciones energéticas innovadoras ".
El director de SLAC, Chi-Chang Kao, dijo: "Nuestro laboratorio tiene una larga tradición de construir y operar fuentes de rayos X de primer nivel que ayudan a los usuarios de todo el mundo a realizar investigaciones de vanguardia en química, ciencia de materiales, biología e investigación energética. LCLS-II mantendrá a los Estados Unidos a la vanguardia de la ciencia de rayos X ".
Un microscopio de rayos X superior
Cuando LCLS abrió sus puertas hace seis años como una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE, fue la primera fuente de luz de este tipo: un microscopio de rayos X único que utiliza los pulsos de rayos X más brillantes y rápidos jamás creados para proporcionar detalles sin precedentesdel mundo atómico.
Cientos de científicos usan LCLS cada año para vislumbrar los procesos fundamentales de la naturaleza con detalles sin precedentes. Las películas moleculares revelan cómo se forman y se rompen los enlaces químicos; las instantáneas ultrarrápidas capturan cargas eléctricas a medida que se reorganizan rápidamente en los materiales y cambian sus propiedades;-D imágenes de proteínas relacionadas con la enfermedad proporcionan detalles a nivel atómico que podrían ser la clave para descubrir posibles curas.
El nuevo láser de rayos X funcionará en paralelo con el existente, y cada uno ocupará un tercio del túnel acelerador lineal de 2 millas de largo de SLAC. Juntos permitirán a los investigadores hacer observaciones en un rango de energía más amplio, capturar detallesinstantáneas de procesos rápidos, analice muestras delicadas que están fuera del alcance de otras fuentes de luz y recopile más datos en menos tiempo, lo que aumenta en gran medida el número de experimentos que se pueden realizar en esta instalación pionera.
"La actualización beneficiará a los experimentos de rayos X de muchas maneras diferentes, y estoy muy emocionado de usar las nuevas capacidades para mi propia investigación", dijo el profesor de la Universidad de Brown, Peter Weber, quien codirigió un estudio de LCLS que utilizó Xdispersión de rayos para rastrear cambios estructurales ultrarrápidos a medida que las moléculas de gas en forma de anillo se abren en una reacción química vital para muchos procesos en la naturaleza. "Con LCLS-II, podremos enfocar mucho más los movimientos de los átomos, lo quenos ayudará a comprender mejor la dinámica de las reacciones químicas cruciales ".
Un gran salto en el rendimiento del láser de rayos X
Al igual que las instalaciones existentes, LCLS-II utilizará electrones acelerados a casi la velocidad de la luz para generar haces de luz láser de rayos X extremadamente brillantes. Los electrones vuelan a través de una serie de imanes, llamados onduladores, que los obligan a viajarun camino en zigzag y emiten energía en forma de rayos X.
Pero la forma en que se aceleran esos electrones será muy diferente y le dará a LCLS-II capacidades muy diferentes.
En la actualidad, los electrones se aceleran por una tubería de cobre que funciona a temperatura ambiente y permite la generación de 120 pulsos láser de rayos X por segundo.
Para LCLS-II, los equipos instalarán un acelerador superconductor. Se llama "superconductor" porque sus cavidades metálicas de niobio conducen la electricidad con una pérdida casi nula cuando se enfrían a menos 456 grados Fahrenheit. Acelerar electrones a través de una serie de estas cavidades permite la generación deun rayo láser de rayos X casi continuo con pulsos que son 10,000 veces más brillantes, en promedio, que los de LCLS y llegan hasta un millón de veces por segundo.
Alianzas sólidas para un futuro brillante en la ciencia de rayos X
Además de un nuevo acelerador, LCLS-II requiere una serie de otros componentes de vanguardia, incluida una nueva fuente de electrones, dos potentes crioplantes que producen refrigerante para las estructuras de niobio y dos nuevos onduladores para generar rayos X.
Para hacer realidad esta importante actualización, SLAC se ha asociado con otros cuatro laboratorios nacionales: Argonne, Berkeley Lab, Fermilab y Jefferson Lab, y la Universidad de Cornell, con cada socio haciendo contribuciones clave a la planificación del proyecto y al componentediseño, adquisición y construcción.
"No podríamos hacer esto sin nuestros colaboradores", dijo John Galayda de SLAC, jefe del equipo del proyecto LCLS-II. "Para reunir todos los componentes y tener éxito, necesitamos la experiencia de todos los socios, su infraestructura clave yel compromiso de sus mejores personas "
Con las "Decisiones críticas 2 y 3 CD-2/3" favorables en marzo, el DOE aprobó formalmente la construcción del proyecto de $ 1 mil millones, que está siendo financiado por la Oficina de Ciencia del DOE. SLAC ahora está limpiando el primer terciodel linac para hacer espacio para el acelerador superconductor, que está programado para comenzar a operar a principios de 2020. Mientras tanto, LCLS continuará sirviendo a la comunidad científica de rayos X, excepto por un tiempo de inactividad de seis meses relacionado con la construcción.2017 y un cierre de 12 meses que se extiende desde 2018 hasta 2019.
Con las actualizaciones que ahora avanzan, dijo Dunne, SLAC tendrá una instalación de láser de rayos X que permitirá una investigación innovadora en los próximos años.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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