Linac Coherent Light Source II vid SLAC National Accelerator Laboratory i Kalifornien har satt nya rekord för röntgenpulser, men dess nyckelkomponenter stängs snart för en stor uppgradering. Denna förbättring, som förväntas mer än dubbla röntgenenergin, kan omvandla forskningen om subatomära beteenden i ljus känsliga system. Anläggningens senaste prestationer inkluderar den starkaste pulsen någonsin 2024 och 93 000 pulser per sekund 2025.
Linac Coherent Light Source II (LCLS-II), belägen vid SLAC National Accelerator Laboratory i Kalifornien, sträcker sig över 3,2 kilometer och accelererar elektroner till nästintill ljusets hastighet med mikrovågor från klystronanordningar. Dessa elektroner passerar sedan genom magneter som får dem att vingla, vilket genererar intensiva röntgenpulser för att avbilda materialinre.
År 2024 producerade LCLS-II sin kraftfullaste röntgenpuls hittills, som varade i 440 miljarder delar av en miljarddel av en sekund och levererade nästan en terawatt effekt – mer än ett kärnkraftverks årliga produktion. Nästa år uppnådde den ett rekord på 93 000 röntgenpulser per sekund. James Cryan, forskare vid SLAC, noterar att denna höga repeteringshastighet ger oöverträffade vyer av partikelbeteende i molekyler efter energiladdning, liknande att uppgradera en svartvit film till levande färg. Sådana insikter kan främja förståelsen av processer i fotosyntetiserande växter och potentiella solceller.
Nya experiment, inklusive ett om protonrörelser i molekyler som genomfördes strax före en besöksrundtur, belyser anläggningens roll i solcellsutveckling, där exakt protonspårning förblir en utmaning med andra bildmetoder.
Dock kommer anläggningens kraftfullaste element att pausas för High Energy-uppgraderingen till LCLS-II-HE, potentiellt igång igen 2027 med mer än dubbla röntgenenergin. Cryan beskriver förändringen som att gå från "ett flimmer till en glödlampa". Uppgraderingen kräver noggrann hantering av högre energin på elektronstrålar för att undvika olyckor, som svaga partiklar som skadar utrustning – en risk som John Schmerge vid SLAC bevittnat på en annan plats.
Yuantao Ding förklarar att nya komponenter är byggda för att hantera den ökade effekten, men aktiveringen sker stegvis. Ett ingenjörsarbete är planerat för större delen av 2026, följt av tester till 2027 eller 2028, med mål om full drift till 2030. Schmerge betonar pågående justeringar: "I slutändan är det ett stort verktyg, och folk kommer att lära sig att använda det väl." Detta samarbete mellan operatörer och användare kommer att vara avgörande för att maximera den uppgraderade maskinens potential.
