En vy över den 2,1 kilometer långa acceleratortunneln i europeiska XFEL med de gula supraledande acceleratormodulerna som hänger från taket Kredit:foto:DESY/D. Noelle
Den internationella röntgenlasern European XFEL har nått en av sina sista stora milstolpar på vägen till vetenskaplig användardrift. DESY har framgångsrikt idrifttagit partikelacceleratorn, som driver röntgenlasern längs hela dess längd.
Accelererade elektroner har passerat genom acceleratortunnelns hela 2,1 kilometer långa längd. I nästa steg, elektronernas energi kommer att höjas ytterligare, innan de kommer att skickas in i en magnetisk slalomsektion där det ljusa röntgenlaserljuset kommer att genereras. Den första lasningen är planerad till maj. DESY är den största aktieägaren i den europeiska XFEL och ansvarar för konstruktionen och driften av den superledande linjära acceleratorn.
"Den europeiska XFEL:s partikelaccelerator är den första superledande linjära acceleratorn av denna storlek i världen som togs i drift. Med idrifttagningen av denna komplexa maskin, DESY och europeiska XFEL-forskare har lagt kronan på sitt 20-åriga engagemang för att utveckla och bygga detta stora internationella projekt. De första experimenten är inom räckhåll, och jag är ganska exalterad över upptäckterna som ligger framför oss", säger ordförande i DESY:s styrelse Helmut Dosch. "Jag är exceptionellt glad över att ha nått denna milstolpe och gratulerar alla inblandade för det enastående arbetet och deras stora uthållighet."
Ordföranden för den europeiska XFEL Management Board Robert Feidenhans'l säger:"Den framgångsrika driftsättningen av acceleratorn är ett mycket viktigt steg som för oss mycket närmare starten av användardriften under hösten. Under ledning av DESY, Accelerator -konsortiet, bestående av 17 forskningsinstitut, har gjort ett utmärkt jobb de senaste åren. Jag tackar alla inblandade kollegor för deras arbete, vilket innebar mycket kunskap och precision men också mycket personligt engagemang. Acceleratorn är ett enastående exempel på framgångsrikt globalt samarbete, omfattande forskningsanläggningar, institut, och universitet tillsammans med företag som producerade vissa komponenter. "
Den europeiska XFEL är en röntgenlaser av superlativer:Forskningsanläggningen kommer att producera upp till 27 000 röntgenlaserblixter per sekund, var och en så kort och intensiv att forskare kan göra bilder av strukturer och processer på atomnivå.
Anläggningens supraledande partikelaccelerator, som nu är i drift över hela sin längd, är nyckelkomponenten i den 3,4 km långa röntgenlasern. Acceleratorns supraledande TESLA -teknik, som utvecklades i ett internationellt samarbete som leds av DESY, är grunden för den unika höga frekvensen av röntgenlaserblixtar. Supraledning innebär att acceleratorkomponenterna inte har något elektriskt motstånd. För detta, de måste kylas till extremt låga temperaturer.
Från december till januari, acceleratorn kyldes till dess arbetstemperatur på -271 ° C. Den så kallade elektroninjektorn och den första delen av huvudacceleratorn togs sedan i drift, omfattar totalt 18 av 98 totala acceleratormoduler. Inom detta avsnitt, elektronbuntarna accelererades och komprimerades tre gånger, ner till 10 mikrometer (en tusendels millimeter). Till sist, laget tog den tredje delen av gaspedalen i drift. För närvarande, elektronerna når en energi på 12 gigaelektronvolt (GeV), och i vanlig drift, en energi på upp till 17,5 GeV planeras.
"Energin och andra egenskaper hos elektronbuntarna ligger redan inom det område där de kommer att vara under den första användardriften", säger DESY -fysikern Winfried Decking, som leder idrifttagningen av den europeiska XFEL -acceleratorn.
Koordinationen av acceleratorns unika komponenter och styrningen av elektronstrålen kommer nu att testas intensivt innan de accelererade elektronerna släpps in i följande avsnitt:de upp till 210 m långa speciella magnetiska strukturerna som kallas undulatorer. Där, de ultralätta röntgenlaserblixten kommer att genereras. Vetenskapliga experiment bör börja i höst.
Den supraledande partikelacceleratorn i den europeiska XFEL byggdes under de senaste sju åren genom ett internationellt konsortium, under ledning av DESY, består av följande forskningsinstitut:CEA och CNRS i Frankrike; INFN i Italien; IFJ-PAN, NCBJ, och Wroc? aw University of Technology i Polen; Budker Institute, Institute for High Energy Physics, Institutet för kärnkraftsforskning, och NIIEFA i Ryssland; CIEMAT och Universidad Politécnica de Madrid i Spanien; Manne Siegbahn Laboratory, Stockholms universitet, och Uppsala universitet i Sverige; och Paul Scherrer -institutet i Schweiz.