Λειτουργεί το πρώτο λέιζερ με ακτίνες Χ

Το πρώτο λέιζερ του κόσμου που εκπέμπει δέσμες στην περιοχή των ακτίνων Χ ολοκλήρωσε τις πρώτες δοκιμές σε εργαστήριο φυσικής στην Καλιφόρνια, με την ελπίδα ότι θα αποτελέσει σημαντικό εργαλείο για τη μελέτη πρωτεϊνών και άλλων μορίων.

Όπως αναφέρει ο δικτυακός τόπος του περιοδικού Science, το λέιζερ LCLS (Linac Coherent Light Source ή Πηγή Συμφασικού Φωτός Γραμμικού Επιταχυντή) εξέπεμψε τους πρώτους παλμούς ακτίνων Χ την περασμένη εβδομάδα στο Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών SLAC, στο Μένλο Παρκ της Καλιφόρνια.

Το σύστημα διαφέρει σημαντικά στο σχεδιασμό σε σχέση με τα περισσότερα λέιζερ, καθώς βασίζεται σε έναν επιταχυντή ηλεκτρονίων μήκους 3 χλμ για να παράγει και να εκπέμπει σύντομους, αλλά πολύ ισχυρούς, παλμούς αόρατης ακτινοβολίας.

Το λέιζερ, με τους υπερ-φωτεινούς ταχύτατους παλμούς του, λειτουργήσει σαν κάμερα υψηλής ανάλυσης συλλαμβάνοντας εικόνες ατόμων και μορίων σε πραγματικό χρόνο. <?xml:namespace prefix = o ns = “urn:schemas-microsoft-com:office:office” /><o:p></o:p>

Ενώνοντας διαδοχικές τέτοιες εικόνες, οι επιστήμονες θα μπορούν πλέον να δημιουργούν “ταινίες” που θα απεικονίζουν τη συμπεριφορά των θεμελίων της ύλης και της ζωής, όπως ποτέ δεν έχει συμβεί στο παρελθόν.<o:p></o:p>

Με περαιτέρω βελτίωση, το λέιζερ θα είναι σε θέση να καθορίζει τη δομή μιας πρωτεΐνης, καταστρέφοντας ένα και μόνο μόριο με την στοχευμένη ακτίνα του. Θα μπορεί ακόμα να συμπιέζει την ύλη σε υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες, ώστε να προσομοιώνει τις συνθήκες στο κέντρο των πλανητών.<o:p></o:p>

Μέχρι σήμερα, οι περισσότερες πηγές ακτίνων Χ για χρήση στην έρευνα βασίζονται σε κυκλικούς επιταχυντές που ονομάζονται σύγχροτρα, οι οποίοι όμως παράγουν ακτίνες Χ με ένταση ένα δισεκατομμύριο φορές μικρότερη σε σχέση με το LCLS.

Οι σημερινές πηγές ακτίνων Χ χρησιμοποιούνται ευρέως στην «κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ», μια τεχνική για τον προσδιορισμό της τρισδιάστατης δομής μορίων όπως οι πρωτεΐνες.

Στη σημερινή της μορφή, η κρυσταλλογραφία απαιτεί από τους ερευνητές να δημιουργούν κρυστάλλους της υπό εξέταση πρωτεΐνης, μια διαδικασία εξαιρετικά αναποτελεσματική και χρονοβόρα.

Οι ακτίνες Χ είναι ιδανικές για τη μελέτη της δομής των υλικών σε ατομική κλίμακα. Χάρη στο νέο λέιζερ, οι επιστήμονες θα έχουν στα χέρια τους το καλύτερο εργαλείο που διέθεταν ποτέ, για τη μελέτη της διάταξης των ατόμων στα μέταλλα, τους ημιαγωγούς, τα κεραμικά υλικά, τα πολυμερή, τους καταλύτες, τα πλαστικά, αλλά και τα βιολογικά μόρια. <o:p></o:p>

Σύμφωνα με τον διευθυντή του SLAC Πέρσις Ντρελ, «η νέα συσκευή θα αποβεί τόσο σημαντική στο μέλλον για ορισμένες επιστήμες, όσο υπήρξε το μικροσκόπιο στο παρελθόν».

Τα πρώτα πειράματα με το λέιζερ προγραμματίζονται για το Σεπτέμβριο.

Στο μεταξύ, αντίστοιχα λέιζερ ακτίνων Χ κατασκευάζονται στη Γερμανία και την Ιαπωνία.