На сайте Phys.org размещена статья "Seeded free-electron laser driven by a compact laser plasma accelerator" - " Лазер на свободных электронах (ЛСЭ), запитываемый управляемый компактным лазерно-плазменным ускорителем".

Чрезвычайно интенсивные световые импульсы, генерируемые лазерами на свободных электронах (Free electron laser - FEL), являются универсальными инструментами в исследованиях. В частности, в рентгеновском диапазоне их можно использовать для детального анализа атомных структур самых разных материалов и для отслеживания фундаментальных сверхбыстрых процессов с большой точностью. До сих пор ЛСЭ, такие как Европейский XFEL в Германии, основывались на обычных ускорителях электронов, что делало их длинными (несколько сотен метров или даже несколько километров) и очень дорогими.

Международная коллаборация Synchrotron SOLEIL (Франция) и Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Германия) совершила прорыв на пути к доступному альтернативному решению: они смогли продемонстрировать генерацию ЛСЭ в ультрафиолетовом диапазоне на основе лазерно-плазменного ускорения. В плазме световой импульс генерирует сильную волну переменного электрического поля. Эта волна может быстро разогнать электроны до более высокой скорости на очень коротком расстоянии. В принципе, это могло бы уменьшить ускоритель, длина которого сейчас составляет сто метров, до длины, намного меньшей, чем один метр. В будущем это может позволить исследователям создавать более компактные системы, что значительно расширит возможности применения ЛСЭ.

Рентгеновские ЛСЭ являются одними из самых мощных и в то же время самых сложных исследовательских машин в мире. Ускоритель разгоняет электроны почти до скорости света. Затем частицы, сгруппированные в сгустки, пролетают через «ондулятор» — магнитное устройство с периодически меняющимися полями. Это приводит к тому, что сгустки реорганизуются во множество более мелких групп электронов — микросгустков, которые вместе испускают чрезвычайно мощные световые импульсы. Затем их можно использовать для расшифровки ранее неизвестных свойств материалов или для отслеживания чрезвычайно быстрых процессов, таких как химические реакции, которые происходят за квадриллионные доли секунды.

Все подробности, включая параметры установок, см. в научной статье, опубликованной в журнале Nature Photonics и находящейся в свободном доступе:

M.Labat et al. Seeded free-electron laser driven by a compact laser plasma accelerator. Nat. Photon. (2022). https://doi.org/10.1038/s41566-022-01104-w.