세계에서 가장 강력한 X선 레이저

미국 SLAC 국립 가속기 연구소에 있는 세계에서 가장 강력한 X선 레이저인 선형 가속기 간섭 광원(LCLS)이 대대적인 업그레이드를 거쳐 X선 에너지가 3,000배 증가하게 됩니다.

업그레이드가 완료되면 이 기계의 X선 에너지를 통해 과학자들은 원자 수준의 과정을 탐구하여 생물학, 재료 과학, 양자 물리학 분야의 많은 질문에 답할 수 있을 것입니다.

LCLS는 미국 에너지부(DOE)의 자금 지원으로 개발된, 자유 전자 레이저를 사용하여 고에너지 X선(경질 X선)을 생성하는 최초의 기계입니다.

이 시설은 2009년에 운영을 시작했습니다. 2023년에는 LCLS가 업그레이드되어 초전도 가속기와 연선과 경선 빔을 모두 생성할 수 있는 언듈레이터라는 자기 구조가 포함될 예정입니다. LCLS-II라 불리는 최신 업그레이드를 통해 시설은 초당 100만 개의 X선 펄스를 생성할 수 있게 되었습니다. 최소한의 에너지 손실로 전자를 높은 에너지로 높이기 위해 LCLS-II 업그레이드의 초전도 가속기에는 -271도 섭씨까지 냉각할 수 있는 37개의 극저온 모듈이 포함되어 있습니다.

LCLS-II HE(고에너지)라고 불리는 다음 업그레이드는 최근 DOE에서 승인되었는데, 초전도 가속기에서 나오는 전자빔의 에너지를 두 배로 늘려서 X선 에너지도 두 배로 늘릴 수 있습니다.

새로운 HE 업그레이드를 통해 LCLS는 최적의 성능을 제공하기 위해 각각 8개의 초전도 무선 주파수 공동을 포함하는 23개의 새로운 극저온 모듈을 갖추게 됩니다. 모든 모듈은 2026년까지 가속기 터널에 설치될 예정입니다.

LCLS-II-HE는 2027년 말에서 2030년 사이에 최초의 X선을 생성할 것으로 예상됩니다. 첫 번째 작업을 통해 새로운 레이저 빔의 성능이 결정될 것입니다. 이 시설에는 가속기 두 개가 있으며 초전도 가속기만 업그레이드되고 있으므로, 업그레이드하는 동안에도 가속기는 일반적으로 과학 실험을 계속 수행합니다.