Le Linac Coherent Light Source II au SLAC National Accelerator Laboratory en Californie a établi de nouveaux records pour les impulsions de rayons X, mais ses composants clés seront bientôt arrêtés pour une importante mise à niveau. Cette amélioration, censée plus que doubler l'énergie des rayons X, pourrait transformer la recherche sur les comportements subatomiques dans les systèmes sensibles à la lumière. Les récents exploits de l'installation incluent l'impulsion la plus forte jamais enregistrée en 2024 et 93 000 impulsions par seconde en 2025.
Le Linac Coherent Light Source II (LCLS-II), hébergé au SLAC National Accelerator Laboratory en Californie, s'étend sur 3,2 kilomètres et accélère des électrons à des vitesses proches de celle de la lumière à l'aide de micro-ondes provenant d'appareils klystron. Ces électrons traversent ensuite des aimants qui les font osciller, générant des impulsions intenses de rayons X pour imager l'intérieur des matériaux.
En 2024, le LCLS-II a produit son impulsion de rayons X la plus puissante à ce jour, durant 440 milliardièmes de milliardième de seconde et délivrant près d'un térawatt de puissance—dépassant la production annuelle d'une centrale nucléaire. L'année suivante, il a atteint un record de 93 000 impulsions de rayons X en une seconde. James Cryan, chercheur au SLAC, note que ce taux de répétition élevé permet des vues inédites du comportement des particules dans les molécules après absorption d'énergie, comparable à passer d'un film en noir et blanc à une version en couleur vive. De telles perspectives pourraient faire progresser la compréhension des processus dans les plantes photosynthétiques et les cellules solaires potentielles.
Des expériences récentes, dont une sur le mouvement des protons dans les molécules menée juste avant une visite de touristes, soulignent le rôle de l'installation dans le développement des cellules solaires, où le suivi précis des protons reste un défi avec d'autres méthodes d'imagerie.
Cependant, les éléments les plus puissants de l'installation feront une pause pour la mise à niveau High Energy vers LCLS-II-HE, potentiellement reprise en 2027 avec plus du double de l'énergie des rayons X. Cryan décrit le changement comme passant "d'un scintillement à une ampoule". La mise à niveau exige une gestion minutieuse des faisceaux d'électrons à plus haute énergie pour éviter les incidents, comme des particules égarées endommageant l'équipement—un risque que John Schmerge au SLAC a observé sur un autre site.
Yuantao Ding explique que les nouveaux composants sont conçus pour supporter la puissance accrue, mais l'activation se fera par étapes. Un effort d'ingénierie est prévu pour la plus grande partie de 2026, suivi de tests jusqu'en 2027 ou 2028, visant une opération complète d'ici 2030. Schmerge insiste sur les ajustements continus : « En fin de compte, c'est un grand outil, et les gens apprendront à bien s'en servir. » Cette collaboration entre opérateurs et utilisateurs sera essentielle pour maximiser le potentiel de la machine modernisée.
