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科学家启动世界最大X光机 将为原子拍照

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【大纪元2017年09月02日讯】(大纪元记者张秉开综合报导)欧洲科学家启动世界最大X光机,希望观测微观世界的单个原子结构。

科学家表示,这台激光器可以捕捉物质之中化学键发生断裂或形成的瞬间。也就是说,它可以观测到原子瞬间发生的激烈变化。

该耗资10亿欧元以上、名称为欧洲X射线自由电子激光器(XFEL)的尖端试验设备,建于德国汉堡市(Hamburg)地下40米深处。

科学家为了获得高能X光(X射线),在3.4公里长的超地下建成导线性加速器隧道。一束电子的速度可以在这个加速器中达到接近光速的程度,之后被同步激发出X射线,即形成X线激光。

X射线自由电子激光器(XFEL)的局部构造。(Youtube视频截图)
X射线自由电子激光器(XFEL)的局部构造。(YouTube视频截图)

因为X射线的波长极小,可以穿过原子之间的空隙,所以根据类似平时我们站在阳光下形成阴影的原理,X线激光即可以为原子拍照,获得微观世界中物质的结构特征。

这座X射线自由电子激光器可以在一秒内发出2.7万次激光脉冲,每个脉冲持续时间之短仅为50飞秒(每飞秒等于千万亿分之一秒),但是在这一秒内发出数量多达1000亿兆(100,000,000,000,000,000,000,000)的X线光子。

这种光子的密度也就是亮度,比世界上其它同类激光器所获的激光亮度约大10倍,而且是地球接受来自太阳的X射线总亮度的100倍。

X射线自由电子激光器(XFEL)的局部构造。(Youtube视频截图)
X射线自由电子激光器(XFEL)的局部构造。(YouTube视频截图)

英国《卫报》9月1日报导说,这是继日本和美国之后的第三台X射线激光器。该激光器的管理董事会主席说:“那些激光器每秒发出100个脉冲,而我们能发出2.7万次。”

科学家希望使用这种超高能X射线激光观测生物大分子,如酶的结构。但据BBC报导,该激光器在观测原子的时候因为能量太高而会破坏样本。

而且科学家为了获得更为清晰的原子图像,正在建造第二台配套使用的检测器。

该激光器还可用于研究太阳。《卫报》报导说,科学家也将使用这种超高能量X射线激光的热效应,如在一皮秒内局部产生2亿摄氏度的高温来研究太阳内部的运动机制。#

责任编辑:叶紫微

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2017-09-02 11:09 AM
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