Kochanie, zmniejszyłem synchrotron
Na hasło "synchrotron" większość naukowców pomyśli o ogromnym, niezwykle kosztownym i raczej rzadkim obiekcie, zaprojektowanym do generowania wiązek światła o wysokiej intensywności, takim jak brytyjski Diamond Light Source o obwodzie równym 500 metrów, którego budowa pochłonęła 263 mln GBP (297 mln EUR). Ale to może się wkrótce zmienić, gdyż naukowcy, których prace są finansowane ze środków unijnych, stworzyli biurkowe urządzenie do wytwarzania synchrotronowych promieni rentgenowskich, które są równie intensywne, jak te generowane przez jedne z największych na świecie obiektów tego typu. Instrument opisany w czasopiśmie Nature Physics może uprościć i obniżyć koszty analizy materiałów w dziedzinach tak różnych jak medycyna i inżynieria aeronautyczna. Źródłem unijnego wsparcia prac był projekt LASERLAB-EUROPE (Zintegrowana inicjatywa europejskich infrastruktur badań laserowych II), który otrzymał 10 mln EUR z budżetu "Infrastruktury badawcze" Siódmego Programu Ramowego (7PR). "Każda kolejna generacja urządzeń rentgenowskich otwiera nowe granice w nauce, tak jak pierwsze aparaty do zdjęć rentgenowskich i określenie budowy DNA [kwasu dezoksyrybonukleinowego]" - podkreślają naukowcy. Obecnie synchrotrony zapewniają naukowcom ze wszystkich dziedzin ekstremalnie jasne promienie rentgenowskie umożliwiające obrazowanie w coraz wyższych rozdzielczościach. Niemniej ich rozmiary i koszty powodują, że na świecie jest zaledwie kilka synchrotronów, a popyt na użytkowanie tych obiektów znacznie przewyższa podaż. Nowy synchrotron biurkowy, opracowany przez naukowców z Francji, Portugalii, USA i Wlk. Brytanii, funkcjonuje w sposób podobny do zwykłego synchrotronu, ale na znacznie mniejszą skalę - całe urządzenie mieści się w komorze próżniowej o średnicy około 1 metra. Naukowcy zauważają, że promienie rentgenowskie wygenerowane przez ich system cechują się niezwykle krótkim impulsem i pochodzą z bardzo małego punktu w przestrzeni, co przekłada się na bardzo wąską wiązkę promieni rentgenowskich. Te właściwości niełatwo uzyskać z innych źródeł promieni rentgenowskich, zatem nowy system może doprowadzić do nowych postępów w zaawansowanym obrazowaniu rentgenowskim - sugerują naukowcy. Ultrakrótkie impulsy na przykład mogą umożliwić naukowcom badanie interakcji na poziomie atomowym i molekularnym, jakie zachodzą w skali femtosekundowej, gdzie femtosekunda odpowiada jednej bilardowej sekundy. Tymczasem wąska wiązka promieni rentgenowskich ujawnia najdrobniejsze szczegóły próbki materiału. "Sądzimy, że system taki jak nasz może znaleźć wiele zastosowań" - zauważa dr Zulfikar Najmudin z Imperial College w Londynie, Wlk. Brytania, kierownik badań. "Mógłby na przykład ostatecznie radykalnie zwiększyć rozdzielczość medycznych systemów obrazowania, które wykorzystują promienie rentgenowskie wysokiej energii oraz ułatwić obserwowanie mikroskopijnych pęknięć w silnikach samolotowych. Można by również przystosować go do konkretnych zastosowań naukowych, w których ultrakrótki impuls promieni rentgenowskich byłby wykorzystywany przez naukowców do "zamrażania" ruchu w bezprecedensowo krótkich skalach czasowych." Dr Najmudin wraz z zespołem osiągnął te wyniki wykorzystując jeden z najsilniejszych laserów na świecie. "Wysokoenergetyczne lasery są obecnie trudne w użyciu i drogie, co oznacza, że nie jesteśmy jeszcze na etapie, na którym moglibyśmy zbudować tani, szeroko dostępny, nowy system rentgenowski " - wyjaśnia. "Niemniej technologia laserowa szybko się rozwija i jesteśmy przekonani, że za kilka lat pojawią się niezawodne i łatwe w użyciu źródła promieni rentgenowskich wykorzystujące nasze odkrycia." Wypowiadając się na temat wyników badań, dr Stefan Kneip z Imperial College w Londynie stwierdził: "Poczyniliśmy pierwsze kroki, by znacznie ułatwić i obniżyć koszty generowania promieni rentgenowskich o bardzo wysokiej energii i jakości. Nadzwyczajne jest to, że nieodłączne właściwości naszego stosunkowo prostego, kilkumilimetrowego systemu generują wysokiej jakości wiązkę promieni rentgenowskich, która dorównuje wiązkom wytwarzanym przez źródła synchrotronowe mające setki metrów długości. "Chociaż nasza technologia nie będzie bezpośrednio rywalizować z tymi kilkoma dużymi źródłami promieni rentgenowskich na świecie, to w przypadku niektórych zastosowań umożliwi ważne pomiary, których wykonanie było do tej pory niemożliwe."
Kraje
Francja, Portugalia, Zjednoczone Królestwo, Stany Zjednoczone