لیزر الکترون آزاد

چین بزرگترین و منحصر به فردترین لیزر الکترون آزاد را ساخت

چین به کشورهای دارای لیزر الکترون آزاد پیوست. این لیزرها با تولید فوتون‌های پر انرژی اشعه‌های مرگباری تولید می‌کنند، اما مزایای فراوانی نیز دارند.

چیزی که امروز تکمیلش در پکن اعلام شد منبع نور همدسی دایلان نام دارد. این دستگاه لیزر الکترون آزاد از دو جنبه منجصر به فرد است: اول اینکه بزرگترین منبع نور لیزر در دنیا است و دوم اینکه به محدوده خاصی از نورهای با طول موج کوتاه که فرابنفش نامیده می‌شود اختصاص یافته است. به گفته الک وُتک، شیمی فیزیکدان دانشگاه گوتینگن آلمانی این ابزار جدیدی برای کشف و تحلیل مولکول‌های تحت واکنش‌های شیمیایی است.

از دهه گذشته دانشمندان به ساخت لیزر الکترون آزاد هجوم آوردند تا بتوانند نورهای بسیار درخشان‌تری در پالس‌های (نوسان‌) کوتاه‌تر از سنکروترون تولید کنند. سنکروترون شتاب‌ دهنده‌ای است که کمک زیادی به مطالعه در علوم پروتئین و زیست شناسی سلولی و مواد شناسی کرده است. در سنکروترون الکترون‌ها دور حلقه‌ای به پیرامون یک کیلومتر می‌چرخند. همچنان که مسیر حرکت الکترون‌ها خم می‌شود فوتون‌ها پرتاب می‌شوند که موجب تشکیل پرتوهای نور می‌شود.

در مقابل، لیزر الکترون آزاد یا اف.ای.ال‌ الکترون‌ها را از یک شتاب دهنده خطی به یک نوع آهنربایی به نام آندلیتور شلیک می‌کند. قطب‌های مثبت و منفی آهنربا موجب جذب و دفع الکترون‌ها شده و آنها را در یک مسیر سینوسی قرار می‌دهد. همجنان که الکترون‌ها دور هر خم می‌زنند فوتون‌ها را تولید می‌کنند. اثرات متقابل میان الکترون‌ها و فوتون‌های انباشته شده موجب می‌شود تا با گذر از آندلیتور  نور لیزر همدسی (منسجم) را تولید می‌کنند.

در حال حاضر بیشترین استفاده از لیزر الکترون آزاد در ایالات متحده و اروپا برای تولید اشعه ایکس سخت با طول موج کوتاه کمتر از یک دهم نانومتر استفاده می‌شود. اشعه ایکس سخت ابزاری عالی برای مطالعه بلورهای پروتئین‌ها و دیگر جامدات است.

درباره قدرت این لیزر از یانگ زمینگ بشنوید. وی شیمی فیزیکدان آکادمی علوم موسسه شیمی فیزیک دایلان است. موسسه شیمی فیزیک دایلان در چین میزبان دستگاه جدید است، «پرتوهای این لیزر به قدری قوی هستند که می‌توانند مولکول‌های گازی شکل را بشکنند.»

به گفته وی دستگاه دایلان محدوده امواج فرابنفش بین ۵۰ تا ۱۵۰ نانومتر را پوشش می‌دهد و بهترین روش برای تشخیص مولکول‌ها و اتم‌ها در گازها است. او انتظار دارد از تپ‌های اف.ای.ال برای بررسی وقایعی که در اشتعال سوخت روی می‌دهد، چگونگی رفتار مولکول‌های زیستی در گازها، و چگونگی پیشروی واکنش‌ها در واسط گاز-جامد استفاده شود. زمینگ می‌گوید که این برای برخی آزمایش‌ها چون بررسی چگونگی تشکیل ذرات معلق در هوا و کاهش آنها در  جو بسیار مفید است. منظور از ذرات معلق در هوا ترکیبی از مه و دود است که آفت شهرهای بزرگی چون پکن، دهلی نو و تهران است.

وتک پژوهشگر آلمانی، پیش قدم استفاده از این دستگاه است. او قصد دارد دانشمندانی از موسسه ماکس پلانک را با خود به منبع نور دایلان ببرد. او می‌گوید پیش برنده‌های این پروژه هوشمندانه شکاف‌های موجود در FEL را شناسایی کردند. «من بسیار علاقه‌مند هستم با آن کار کنم.»

امکانات بیشتری از این FEL  چینی در راه است.  وانگ دونگ، فیزیکدان شتاب دهنده‌ها در موسسه فیزیک کاربردی شانگهای که در پروژه دایلان شرکت داشت در این باره می‌گوید، اشعه ایکس نرم جدیدی برای اولین بار در آخر هفته تولید شد که انتظار می‌رود در دو سال آینده برای استفاده آماده شود. در حال حاضر موسسه شانگهای روی لیزر الکترون آزاد اشعه ایکس سخت تمرکز دارد.

منبع: ساینس

دیدگاه‌تان را بنویسید: