تتوسع حدود العلم باستمرار مع تطوير تكنولوجيا أحدث وأكثر تقدمًا، ويعد الباحثون الآن بـعصر جديد للاكتشاف مع تشغيل أقوى ليزر للأشعة السينية في العالم.
الليزر الذي نتحدث عنه هو Linac Coherent Light Source (LCLS) II، وهو قادر على إنتاج ما يصل إلى مليون ومضة من الأشعة السينية في الثانية الواحدة، وهذا أكثر ب 8000 مرة من الليزر الأصلي LCLS، ما يخلق شعاعًا مستمرًا من الضوء عالي الطاقة يعدّ أكثر إشراقًا 10000 مرة من السابق.
يمكنه بذلك التقاط العمليات بتفصيل أكبر على المستوى الذري، ورصد عمليات ربما لم ترصد بصورة سليمة من قبل، وهذا قد يفتح مجالات أبحاث جديدة تمامًا، مثل دراسة الأحداث الكمية بدقة أكبر من أي وقت مضى، أو التقاط العمليات الكيميائية التي تنتهي في جزء صغير جدًا من الزمن، من تفاعلات على الألواح الشمسية إلى هياكل الخلايا و أنواع أدوية جديدة.
الجهاز موجود في مختبر ستانفورد SLAC في كاليفورنيا، ويُشغّل من قبل جامعة ستانفورد لصالح وزارة الطاقة الأمريكية. كان إعلان (أول ضوء) للجهاز بعد أكثر من عقد من التطوير واستثمار أكثر من مليار دولار.
وفقًا إلى وزيرة الطاقة الأمريكية جينيفر جرانهولم: «إن الضوء الناتج من جهاز الليزر LCLS-II في مختبر ستانفورد SLAC، سيسلط الضوء على أصغر وأسرع الظواهر في الكون، وسيؤدي إلى اكتشافات كبيرة في مجالات متنوعة، بدءًا من الصحة البشرية وصولًا إلى علوم المواد الكمومية».
يُعد LCLS-II جهاز ليزر الإلكترون الحر الذي يعمل بالأشعة السينية (XFEL)، إذ تتسارع الإلكترونات الحرة باتجاه سرعات قريبة من سرعة الضوء لإنتاج ومضات ضوء فائقة السطوع وفائقة السرعة عند طول موجي فائق القصر، مثل ومضة الكاميرا التي تنطلق بسرعة تفوق بكثير ما قد تدركه العين البشرية.
توجد مجموعة كبيرة من التقنيات الحديثة المضمّنة في الليزر، بما في ذلك مسرع فائق التوصيل ومجموعة من 37 وحدة تبريد تعمل عند درجات حرارة منخفضة جدًا، التي قد تدفع الإلكترونات بفقدان طاقة قليلة.
يوجد أيضًا جهازان جديدان لإنتاج الأشعة السينية، أحدهما ذو طاقة منخفضة والآخر ذو طاقة عالية، وهما المسؤولان عن توليد ضوء الأشعة السينية من الإلكترونات السريعة، وهو جزء أساسي في العملية الكلية.
يوجد عدد قليل من أجهزة ليزر الإلكترونات الحرة الذي يعمل بالأشعة السينية (XFELs) في العالم، وقد أدت إلى تقدم هام في فهمنا للظواهر، مثل الطقس الكوني وعملية البناء الضوئي. والآن، سيكون ممكنًا إجراء أمور كثيرة.
قدرة هذه الأجهزة على التقاط أفلام جزيئية لأصغر وأقصر التفاعلات في ميدان العلوم -بسرعة تنقل الإلكترونات أو على مقياس الأتوثانية، ستكون لها تأثيرات في الفيزياء والكيمياء وعلم الأحياء والهندسة وعلم المواد.
يقول مدير LCLS مايك دان: «من المقرر أن تبدأ التجارب في كل هذه المجالات خلال الأسابيع والأشهر القادمة، وستجذب آلاف الباحثين من جميع أنحاء البلاد ومن جميع أنحاء العالم».
اقرأ أيضًا:
عالم فيزيائي يعمل على تطوير آلة للسفر عبر الزمن مستخدمًا الليزر
كيف يفيدنا أحد أضخم أجهزة الليزر في رصد الكائنات الفضائية؟
ترجمة: رانية حمداش
تدقيق: ميرڤت الضاهر
