"(При тестовом включении) вся группа наблюдателей не смогла сдержать
себя и их лица расплылись в довольной улыбке. Я очень рад, что мне
удалось увидеть то, как эта технология заработала", - пояснила
руководитель группы Пауль Эмма (Paul Emma) из Национальной ускорительной
лаборатории SLAC в Стэнфорде (США).
Эмма и его коллеги, в том числе российские физики Владимир Бланк и
Сергей Терентьев из Технологического института сверхтвёрдых и новых
углеродных материалов в Троицке, работали над улучшением самого мощного
на сегодня рентгеновского лазера - LCLS (линейный ускоритель - источник
когерентного света) в американской лаборатории SLAC.
Строительство лазерной установки LCLS было начато в 2006 году и
продолжалось три года до апреля 2009 года, когда были проведены первые
пробные испытания излучателя. Устройство представляет собой гигантский
тоннель длиной в три километра. В его начале находится линейный
ускоритель электронов, разгоняющий элементарные частицы до околосветовых
скоростей. По мере движения электроны попадают в зону действия
множества мощных магнитов, заставляющих их двигаться по зигзагообразной
траектории на протяжении 130 метров.
Как объясняют ученые, в это время возникает феномен
самоусиливающегося спонтанного излучения (SASE) - электроны испускают
мощный синхронизированный пучок рентгеновских фотонов. Такое излучение
обладает достаточно широким спектром, что не позволяет использовать его
для проведения некоторых физических экспериментов. Точность лазера можно
повысить с помощью оптических приборов, отсекающих "ненужные" части
спектра, однако такая очистка приводит к резкому снижению мощности
излучения.
Коллектив ученых под руководством Эмма смог обойти эту проблему при
помощи особой алмазной линзы-монохроматора, выращенной в Технологическом
институте сверхтвёрдых и новых углеродных материалов.
Это устройство вставляют приблизительно в середину между секциями
магнитов в LCLS. Здесь луч фотонов и электронов разбивается на два
потока. Первый из них проходит через алмазную линзу, а второй - обходит
ее и соединяется с первым с некоторой задержкой. Линза взаимодействует с
фотонами и вырабатывает особое "направляющее" излучение, заставляющее
лазер излучать в более узком диапазоне частот.
Данный прием, по словам физиков, позволил сузить спектр LCLS примерно
в 40-50 раз. Повышенная точность лазера позволяет проводить
эксперименты, которые ранее не были возможны из-за слишком
"расплывчатого" спектра излучателя.
| 
