Magyar közreműködéssel villant fel a röntgensugár Schenefeldben

Az európai XFEL röntgenlézer alagútja, ahol a fényképeket készítik majd

Előállította az első felvillanásokat csütörtökön a világ leghosszabb szupravezető lineáris részecskegyorsítója, a Hamburg melletti European XFEL, amellyel atomi szintű szerkezeteket és folyamatokat akarnak lefényképezni.

Az első napon másodpercenként egy-egy villanást produkáltak, a létesítmény szeptemberi hivatalos felavatásáig azonban másodpercenként 27 ezerre akarják növelni a felvillanások számát. A felvillanó lézerfény mindössze 0,8 nanométer hullámhosszú volt, ami 500-szor rövidebb a látható fény hullámhosszánál.

A kutatás új korszaka Európában

A kutatás új korszaka veszi kezdetét Európában az első lézerfénnyel, amelyet ma a világ legmodernebb és a legnagyobb teljesítményű lineáris gyorsítójával előállítottunk"

- idézte a dpa és az AP a németországi kutatóintézet közleményét.

Az XFEL egyik alagútja Forrás: dpa Picture-Alliance/AFP/Markus Scholz

A schenefeldi berendezés 2,1 kilométer hosszú földalatti elektrongyorsítójában 98 darab, 1,7 kilométer távon egymás után kapcsolt rezonátor gyorsítja az elektronokat egyelőre 12 GeV (12 milliárd elektronvolt) energiára; ezt az energiát a következő hónapokban fokozatosan 17,5 GeV-re fogják emelni. A rezonátorok nióbium fémből készültek és az abszolút nulla fok közelében, -271 Celsius-fokos hőmérsékleten működnek, ahol a nióbium szupravezetővé válik, vagyis teljesen elveszíti elektromos ellenállását - olvasható az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont honlapján.

Az XFEL főépülete és a föld alatti kutatási terület számítógépes grafikával készült képe Forrás: Blunck+Morgen Architekten, © European XFEL/Blunck+Morgen Architekten

Röntgenfelvillanások

A felgyorsított elektronokat mágnesek különleges elrendezésű, mintegy 200 méter hosszú sorozatába, úgynevezett undulátorokba vezetik, amelyekben másodpercenként 27 000 igen rövid, a lézerfényhez hasonló tulajdonságokkal rendelkező, a hagyományos röntgenforrásokénál egy milliárdszor erősebb röntgenfelvillanás keletkezik.

A kutatók ezeket a 10 keV körüli energiájú, vagyis a keményröntgen-tartományba eső fotonokból álló felvillanásokat fogják használni az összesen 3,4 kilométer hosszúságú röntgenlézer végén kiépülő mérőállomásokon kísérletek végzésére.

Az európai XFEL röntgenlézer alagútja, ahol a fényképeket készítik majd Forrás: dpa Picture-Alliance/AFP/Markus Scholz

Ezekben atomi felbontással térképezik fel vírusok szerkezetét, sejtek molekuláris összetételét fejtik meg, háromdimenziós "fényképeket" készítenek a nanovilágról, gyors kémiai reakciókat "filmeznek le" vagy éppen olyan folyamatokat tanulmányoznak, amilyenek a bolygók belsejében zajlanak.

Magyarország is részt vesz a kutatásokban

Az egyik legnagyobb európai kutatási infrastruktúra, a European XFEL tervezése 20 éve kezdődött, az építése hét évig tart. A röntgenlézer létrehozását 11 ország (Dánia, Franciaország, Lengyelország, Magyarország, Németország, Olaszország, Oroszország, Spanyolország, Svájc, Svédország és Szlovákia) vállalta, a 2005-ös árakon számolt 1,22 milliárd euró teljes költségből Németországra 58 százalék, Oroszországra 27 százalék jut. Magyarország teljes jogú tagként a költségek 1 százalékát állja.

Az európai XFEL képe madártávlatból Forrás: Blunck+Morgen Architekten, © European XFEL/Blunck+Morgen Architekten

Magyar kutatók a nyolcvanas évek óta használnak analitikai és anyagvizsgálati célból részecskegyorsítókon alapuló röntgenforrásokat, ilyen tapasztalatokat elsősorban a legnagyobb európai szinkrotronnál, a grenoble-i ESRF-nél szereztek. Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontban jelenleg két kutatócsoport készül arra, hogy a hamburgi létesítmény egyik első használója legyen. A Schenefeldben tervezett hat kísérleti műszer közül az első kettővel ősszel kezdődhetnek az első felhasználói kísérletek.