LCLS-anläggningen består av en 2 kilometer lång linjär accelerator som genererar högenergielektronstrålar. Dessa elektroner riktas sedan in i en serie undulatormagneter, som får dem att avge röntgenstrålar på ett sammanhängande, synkroniserat sätt. De resulterande röntgenlaserpulserna är otroligt korta och varar bara några femtosekunder (en femtosekund är en miljondel av en miljarddels sekund).
En av de unika egenskaperna hos LCLS är dess förmåga att producera röntgenlaserpulser med extremt hög rumslig koherens. Detta innebär att ljusvågorna i laserstrålen är exakt synkroniserade, vilket gör att forskare kan få detaljerade bilder av atomer och molekyler. Denna nivå av koherens är avgörande för många vetenskapliga experiment, som att bestämma strukturen hos proteiner eller studera dynamiken i kemiska reaktioner i realtid.
LCLS har använts för att göra banbrytande upptäckter inom olika vetenskapliga områden. Det har till exempel gjort det möjligt för forskare att observera atomstrukturen hos virus och proteiner i oöverträffad detalj, spåra atomernas rörelse under kemiska reaktioner och förstå material beteende under extrema förhållanden.
Utöver sina vetenskapliga tillämpningar har LCLS även använts för konstnärliga ändamål. 2016 skapade en grupp forskare från SLAC och University of California, Berkeley, ett nanoskalaporträtt av Mona Lisa med hjälp av LCLS-genererade röntgenlaserpulser. Porträttet, som är den minsta avbildningen av det berömda konstverket som någonsin skapats, mäter endast 3 mikrometer (en mikrometer är en miljondels meter) i storlek.
