X射线激光器发射有史以来最强脉冲，有望为分子内部电子“拍电影”

   科技日报记者 刘霞

据英国《新科学家》网站22日报道，美国SLAC国家加速器实验室的直线加速器相干光源（LCLS）发出有史以来最强X射线脉冲。该脉冲仅持续4.4万亿分之一秒，产生的功率却接近1太瓦（100亿兆瓦），为普通核电站年产量的1000倍。这些超快X射线可用于更详细地拍摄分子内部情况，促进基础物理和材料科学领域发展。相关研究论文发表于最新一期《自然·光子学》杂志。

有史以来最强大的X射线脉冲达到近太瓦功率。
图片来源：美国能源部SLAC国家加速器实验室

直线加速器相干光源是一种X射线激光器，其工作原理是将电子束加速到极限速度，然后用一系列磁铁使电子束“摆动”，并以X射线形式发射辐射。

最新实验中，阿戈斯蒂诺·玛里奈利及其同事重新设计了这一过程，使每束电子发射两次X射线，让X射线达到前所未有的能量。玛里奈利指出，这种方法过去得到了理论计算的支持，但其效果仍令他们吃惊。

SLAC的詹姆斯·克莱恩指出，这些超快X射线将帮助科学家为材料和分子内部正在发生的事情拍摄更详细的影像。它还可能催生新技术，捕捉电子等微型粒子正在进行的过程，此前这些过程一直难以被记录。例如，利用这种新的X射线可为分子内部电子行为“拍电影”——先从一个原子的角度拍摄，然后从相邻原子的角度拍摄，可从根本上提高科学家对电池等系统内化学反应的理解。

德国电子同步加速器（DESY）弗朗西斯卡·卡莱加里表示，如此精确地跟踪电子能帮助科学家更好地控制电子行为，从而为太阳能等应用带来更高效材料。