作为科学探索的突破性飞跃，新一代强大的 X 射线激光器现在针对自然界最快速、最基本的过程。他们的使命：揭示推动这些现象的复杂原子编排，为化学反应、材料中的电子行为以及自然世界的奥秘提供前所未有的见解。
解开原子参与化学反应和电子导航材料的精确机制，可以为寻求复制大自然的非凡壮举和效率的科学家提供宝贵的知识。从模拟植物中的能量转换过程到利用矿物的独特特性为我们的电子产品提供动力，其应用范围广泛且具有变革性。
斯坦福大学光子科学教授马蒂亚斯·克林肯定了这一努力的重要性。他在接受 Axios 采访时表示：“我们将能够进行以前不可能完成的实验。这种信息可以通过类似激光的 X 射线获得，而无法通过任何其他方式获得。”
聚光灯照射在世界上最强大的 X 射线激光器上，它最近标志着一个历史性的里程碑。SLAC 国家加速器实验室的直线加速器相干光源 (LCLS-II) X 射线自由电子激光器 (XFEL) 上周启动了第一个脉冲，预示着科学探索的新时代。
这款升级版的奇迹每秒可释放近 100 万次 X 射线闪光，与前身相比，这是一个惊人的飞跃，功率增加了近 8,000 倍。SLAC 在斯坦福大学的支持下并得到能源部的支持，是这一突破性进展背后的驱动力。
这一科学奇迹背后的巧妙机制涉及将电子推进到接近光速的速度。一旦运动起来，这些电子就会被巧妙地操纵以发射 X 射线。
这些高能 X 射线脉冲可以巧妙地聚焦到微小的目标上，为分子世界提供了一个精致细致的窗口。这些快照组合在一起，可以产生生动的电影序列，展示分子相互作用时复杂的舞蹈。
突破寒冷的界限
LCLS-II 的独创性还不止于此。该仪器采用超导体，冷却至令人毛骨悚然的 2 开尔文温度，这个温度甚至比广阔的外太空还要冷。这种寒冷的环境有利于电子沿着 2 公里长的隧道以无与伦比的精度和控制加速。
此外，LCLS-II 的野心并不止于生产“低能量”X 射线。提升该仪器能力的计划正在进行中，使其能够产生“硬”X 射线。这些硬 X 射线的波长与两个键合原子之间的距离相当，有望揭示原子键及其之间角度的复杂细节。
在尖端技术和科学好奇心的交汇中，LCLS-II 为我们探索控制自然世界的原子复杂性开辟了新的领域。每一次 X 射线闪光，都在召唤我们离解开大自然最深奥的奥秘更近了一步。
