Le Laboratoire National d’Accélérateurs SLAC du Département de l’Énergie des États-Unis a réussi à tirer les premiers faisceaux du Linac Coherent Light Source (LCLS), un laser à rayons X atomiques et d’électrons libres. Cet outil puissant peut émettre jusqu’à 1 million de faisceaux par seconde, chacun étant jusqu’à 10 000 fois plus brillant que les instruments précédents, ce qui en fait un outil bien plus puissant que son prédécesseur.

La capacité améliorée de ce laser permet de suivre la structure interne des molécules et de figer le mouvement atomique et moléculaire, similaire à un stroboscope dans une discothèque. Pour générer ses intenses faisceaux de lumière ultraviolette, le LCLS utilise un photocathode qui entre en collision avec une cascade d’électrons. Ces électrons sont accélérés à travers des modules cryogéniques contenant des aimants supraconducteurs refroidis à des températures incroyablement basses.

Les rayons X émis par ce laser peuvent pénétrer dans les molécules et révéler leurs détails structurels. Cet outil puissant permettra aux scientifiques de capturer des images instantanées plus détaillées des processus chimiques et des propriétés des matériaux en temps réel.

Le LCLS peut produire des rayons X à différentes longueurs d’onde « dures » et « molles », ce qui permet aux scientifiques d’étudier différents niveaux de matière, des molécules pharmaceutiques aux matériaux quantiques. Les rayons X « mous » sont particulièrement utiles pour observer le mouvement de l’énergie et de la charge à l’intérieur des molécules, tandis que les rayons X « durs » fournissent des informations sur les structures atomiques et le monde qui nous entoure.

Les applications de ce laser sont diverses, telles que l’étude de la photosynthèse et l’examen de la structure des protéines et des produits pharmaceutiques utilisés dans le traitement des maladies. Les expériences utilisant cet outil amélioré commenceront dans quelques semaines et des propositions pour son utilisation peuvent être soumises.

Avec un nombre limité d’installations de lasers d’électrons libres à rayons X dans le monde, le LCLS-X offre aux chercheurs une opportunité sans précédent d’étudier la science fondamentale, les applications d’énergie propre et les initiatives liées à la sécurité nationale et à la science de l’information quantique.

Sources : The Register, Laboratoire National d’Accélérateurs SLAC