世界で最も強力なX線レーザーが、スタンフォード大学による国立研究施設で大幅なアップグレードを受けた後、最初のビームの生成に成功した事を報告している。
これは、アメリカ合衆国エネルギー省（DOE)のSLAC国立加速器研究所に設置された、新たにアップグレードされたリニアック・コヒーレント光源（Linac Coherent Light Source: LCLS）X線自由電子レーザー（X-ray free-electron laser: XFEL）によるものだ。
1秒間に最大100万回のフラッシュを発生させるこの新システムにより、科学者たちは原子スケールの超高速現象を研究できるようになり、クリーンエネルギーの生産や新しい量子材料の開発など、さまざまな分野で新たなイノベーションが可能になる。
正式にはLCLS-IIと呼ばれるこのアップグレードされたX線レーザー・システムにより、科学者たちは、かつては到達不可能であった分解能で量子物質の細部を研究することができるようになる。プレスリリースによると、このレーザーの性能は、計算、通信、さらには生物学的・化学的現象の微妙な分野における新たな洞察を明らかにするのに役立ち、「科学的調査のまったく新しい分野を切り開く」可能性があるという。
新たな科学を切り拓く光
カリフォルニア州メンローパークに位置するこの施設は、当初スタンフォード線形加速器センターと呼ばれ、1962年の建設以来、3.2キロの加速器を使って電子を50ギガ電子ボルト（GeV）という高エネルギーまで加速してきた。
11億ドルをかけた今回のアップグレードは、エネルギー省をはじめとするさまざまな機関の科学者、エンジニア、その他の専門家の総力を結集して2010年までさかのぼり、10年の歳月をかけて行われた。
「SLACは60年以上にわたり、科学者が私たちを取り巻く世界についての基本的な疑問に答えるための強力なツールを構築し、運用してきました。このマイルストーンは、X線科学分野における我々のリーダーシップを確実なものにし、将来の革新へと前進させるものです。私たちの研究室のあらゆる部分が、より広範なプロジェクトチームと協力して素晴らしい努力をしたおかげです」と、SLAC臨時所長のStephen Streiffer氏はプレスリリースの中で述べている。
DOEのJennifer M. Granholm長官は、SLACのLCLS-IIから発生する光について、「宇宙における最小かつ最速の現象を照らし出し、人間の健康から量子物質科学に至る分野での大きな発見につながるでしょう。現存する中で最も強力なX線レーザーへのアップグレードにより、米国はX線科学の最前線に立ち続け、我々の世界が原子レベルでどのように機能しているかを知る窓を提供します。過去数年にわたり、知識の追求のためにこのプロジェクトに多大な労力を注いできたSLACの信じられないほど才能あるエンジニアと研究者の皆さん、おめでとうございます」と述べた。
LCLSは、複雑な化学プロセスの研究や、惑星がどのように進化し、ダイヤモンドの雨がどのように形成されるのかにも光を当てている。
現在、LCLS-IIはさらに強力なセットアップを備え、これまで手が届かないと考えられていた課題に挑戦する態勢を整えている。プレスリリースによれば、研究者は量子物質をより詳細に研究することができるようになり、より効率的な量子デバイス、コンピューター、超高速データ処理の構築への道が開けるという。
LCLS-IIはまた、研究者が化学反応のスナップショットを原子スケールでとらえることを可能にし、化学生産やエネルギー生成などの産業において、より効率的なプロセスを設計し、温室効果ガスの削減に貢献する。
LCLSのディレクターMike Dunne氏はプレスリリースの中で、「これらの各分野の実験は、今後数週間から数ヶ月の間に開始される予定で、国内外から数千人の研究者が参加する予定です。LCLSのようなDOEのユーザー施設はユーザーに無償で提供され、我々は最も重要でインパクトのある科学に基づいて選択する。LCLS-IIは、多くの学術・産業分野に革命をもたらすでしょう」と、今後の展望を語った。
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