本文摘要:在美国加州帕洛阿尔托之上的丘陵中,物理学家们为世界上最慢的电子修建了一个极端打破障碍训练场。

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在美国加州帕洛阿尔托之上的丘陵中,物理学家们为世界上最慢的电子修建了一个极端打破障碍训练场。首先,他们将粒子在一个长约3公里的真空管道内加快到相似光速,然后,让这些电子惊醒碰撞一段磁铁,这不会造成这些电子再次发生反感的变形,最后愈演愈烈出有反感的X射线暴,强度之大不足以击穿钢板。  XFEL:一项具备颠覆性的技术  不过,在SLAC国家加速器实验室展开这项研究的科学家们对武器并不感兴趣,他们操作者的这台机器是全球功能最强劲的X射线自由电子激光器(XFEL)之一,它也是一种研究物质结构的工具。

  结构生物学家们特别是在能从XFEL那儿受益良多,SLAC的激光器收到的X射线脉冲较短到不足以捕捉分子运动类似于闪光灯的图像;这些脉冲也密集到不足以为生物分子集群光学使用传统方法无法做这一点。因此,XFEL让生物学家们享有了新的方法,能筛查出有潜在的药物标靶;观测光合作用分子的机制等。

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  毫无疑问,XFEL是一项具备颠覆性的技术,它彻底改变了人们做到研究的方式。SLAC机器科学顾问委员会委员、芝加哥大学的结晶学家凯斯莫法特说道。

  但XFEL也倍受争议,特别是在是SLAC这台取名为直线加速器连贯光源(LCLS)机器,堪称纷争大大。LCLS是全球首台也是仅次于的XFEL。

2002年,尽管诸多科学家屡屡批评,但美国能源部仍对这一项目进了绿灯。当时,很多人猜测:即使假设这个还予以证实的技术真为能工作,其未来获取的科学报酬有一点投放4.14亿美元吗?  莫法特回应,自从2009年,LCLS开始工作,这些担忧就渐渐偃旗息鼓了。

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莫法特说道:这项研究起起到了,就像我们所说的那样,如期工作,而且费用也在预算内。  目前,美国能源部于是以计划修建一台Ultra的LCLS二代,该设备计划于到2018年投入使用,其能同时展开的实验数量将为现在的3倍。另外,去年11月,美国国家科学基金会允诺,将在接下来的5年内,投资2500万美元,用作资助使用X射线自由电子激光器的生物研究中心(BioXFEL),这一研究中心坐落于纽约布法罗大学,主要宗旨是推展X射线结晶学在多项前沿领域正处于领先地位:从改良纳米晶体的打算工作到动态仔细观察蛋白质同其他化合物之间的相互作用等。

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  在接下来的几年内,全球在XFEL上的投放将超过数十亿美元。但这些机器要想要充分发挥仅次于的创造力,还有很多技术障碍必须解决,还包括提高其能量和升空出有的光束的亮度以及如何处置它们产生的海量数据等。  LCLS二代和源源不断兴起的新机器  LCLS二代和源源不断兴起出来的其他新的机器不会给研究人员获取很多机会。例如,自从2011年开始,坐落于日本的、全球最较短波长的XFEL研究设备SACLA就已开足马力。

利用专门修建的紧凑型加速器,SACLA升空出有的光束的亮度和能级为LCLS的6倍。欧洲多家研究机构期望能于2015年联手已完成总投放高达16亿美元的欧洲版XFEL,目前这台设备正在德国汉堡紧锣密鼓地修建,其亮度与SACLA非常,但能级更高。  亚利桑那州而立大学的生物化学家佩特拉弗洛姆对于欧洲设备的脉冲亲率十分激动。

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