Ευρωπαϊκό λέιζερ ακτίνων Χ θα εστιάσει στη δομή της ύλης

36

Ένα γιγάντιο λέιζερ ακτίνων Χ που θα κατασκευαστεί στη Γερμανία με χρηματοδότηση της ΕΕ θα επιτρέψει στους επιστήμονες να δουν τη βασική δομή της ύλης, άτομο προς άτομο, ακόμα και να αποτυπώσουν στιγμιότυπα χημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν σχεδόν ακαριαία.

Το Λέιζερ Ακτπίνων Χ Ελεύθερων Ηλεκτρονίων (XFEL) είναι ένας υπόγειος γραμμικός επιταχυντής ηλεκτρονίων, μήκους 4,3 χλμ, ο οποίος θα ξεκινήσει να κατασκευάζεται εντός του έτους στο εργαστήριο DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) έξω από το Αμβούργο.

Το έργο αναμένεται να έχει ολοκληρωθεί το 2013, με τη Γερμανία να καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος του προϋπολογισμού των 986 εκατ. ευρώ. Αξιωματούχοι και επιστήμονες της ΕΕ εγκαινίασαν το πρόγραμμα την Τρίτη στο Αμβούργο.

Το λέιζερ αναμένεται να οδηγήσει σε σημαντικές ανακαλύψεις στη Βιολογία, τη Χημεία, τη Φυσική και τις Γεωεπιστήμες. «Θα είναι ένα βασικό εργαλείο έρευνας που απαιτείται, για παράδειγμα, στη φαρμακευτική βιομηχανία και τον τομέα των νέων υλικών, ειδικά στα νανοϋλικά» δήλωσε στο BBC ο καθηγητής Μάσιμο Αλταρέλι, επικεφαλής του προγράμματος.

Η μέγιστη ένταση της ακτινοβολίας στο XFEL εκτιμάται ότι θα είναι ένα δισεκατομμύριο φορές υψηλότερη από τις σημερινές πηγές ακτίνων Χ, όπως το ESFR στη Γκρενόμπλ, οι οποίοι έχουν κυκλική διάταξη, αντί γραμμική.

Στο εσωτερικό της μηχανής, ηλεκτρόνια θα επιταχύνονται μέχρι σχεδόν την ταχύτητα του φωτός και στη συνέχεια εξαναγκάζονται να αλλάξουν πορεία με τη βοήθεια ισχυρών μαγνητών, που ονομάζονται κυματογράφοι. Καθώς τα ηλεκτρόνια αλλάζουν πορεία, εκπέμπουν παλμούς ακτίνων Χ, οι οποίοι με τη σειρά τους επιδρούν στα ηλεκτρόνια και τους προσδίδουν συνοχή, ώστε να αυξηθεί ακόμα περισσότερο η ένταση της ακτινοβολίας.

Οι παλμοί λέιζερ ακτίνων Χ βοιμβαρδίζουν τελικά το στόχο για να αποκαλύψουν τη σύστασή τους. Επειδή οι ακτίνες έχουν τις ιδιότητες του φωτός λέιζερ, μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για την ολογραφική αποτύπωση μορίων όπως οι πρωτεΐνες.

Σήμερα, για να προσδιορίσουν οι επιστήμονες την τρισδιάστατη δομή των πρωτεΐνών, εφαρμόζουν συνήθως κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ, για την οποία πρέπει να έχουν πρώτα δημιουργηθεί κρύσταλλοι της υπό εξέταση πρωτεΐνης. Το XFEL θα απλοποιήσει σημαντικά τη διαδικασία και θα επιτρέψει τη μελέτη βιομορίων τα οποία δεν κρυσταλλώνονται.

Οι παλμοί ακτινοβολίας του XFEL θα διαρκούν μόλις 100 femtosecond (10^-15 δευτερόλεπτα). Αυτή είναι η χρονική κλίμακα των μοριακών κινήσεων, επιτρέποντας για πρώτη φορά την παρακολούθηση χημικών αντιδράσεων στάδιο προς στάδιο.

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ