Máy laser tia X sáng gấp một tỷ lần các máy hiện nay

Các nước châu Âu đưa vào hoạt động máy laser tia X mạnh nhất thế giới có khả năng chụp hình nguyên tử.

Máy laser tia X mạnh nhất thế giới chính thức đi vào hoạt động ở thành phố Hamburg, Đức, BBC hôm 1/9 đưa tin. Với chi phí xây dựng hơn 1,2 tỷ USD, thiết bị có tên gọi European X-ray Free Electron Laser (XFEL) sẽ được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc chi tiết của nguyên tử.

Theo các nhà khoa học, cách cỗ máy chiếu ánh sáng vào mục tiêu sẽ cho phép chụp lại ngay lập tức khoảnh khắc liên kết hóa học hình thành hoặc bị phá vỡ. Nhóm nghiên cứu hy vọng XFEL sẽ giúp họ có những phát hiện cơ bản mở đường cho những phương pháp điều trị và vật liệu mới.

Cỗ máy nằm ở độ sâu 40m bên dưới thành phố Hamburg. (Ảnh: BBC).

Cỗ máy là một máy gia tốc thẳng siêu dẫn nằm trong tổ hợp đường hầm dài 3,4 kilomet ở độ sâu 40 m bên dưới thành phố Hamburg và thị trấn Schenefeld ở gần đó. XFEL hoạt động thông qua tăng tốc các cụm electron đến gần vận tốc ánh sáng, trước khi ném chúng xuống đường dốc chữ chi kiểm soát bởi hệ thống nam châm gọi là máy gợn sóng.

Khi các electron ngoặt hướng, chúng phát ra chớp sáng tia X và các hạt tương tác với bức xạ này, tụ lại càng chặt hơn. Trạng thái nén chặt của chúng không chỉ tăng cường mức độ phát sáng mà còn mang lại độ gắn kết. Về cơ bản, các tia X trở nên đồng nhất và có đặc tính của ánh sáng laser.

Chùm sáng sẽ chiếu xuyên qua và làm lộ rõ mọi vật trên đường đi của nó ở cấp độ nguyên tử, bao gồm phân tử protein trong cơ thể người hay chất xúc tác dùng để sản xuất hóa chất công nghiệp.

Nhiều quốc gia trên thế giới sử dụng những cỗ máy tròn gọi là synchrotron để làm điều tương tự. Nhưng ánh sáng do XFEL phát ra sáng gấp một tỷ lần so với những thiết bị đó. Điểm khác biệt của XFEL là cỗ máy phát ra các chớp sáng trong thời gian siêu nhanh. Cỗ máy phóng ra một nghìn tỷ photon tia X trong một nhịp chỉ kéo dài 50 femto giây (0,000.000.000.000.05 giây) và có thể lặp lại 27.000 lần một giây.

"Kỳ vọng lớn với XFEL là chúng tôi có thể chụp ảnh một hạt đơn lẻ. Bạn chỉ cần đặt một tổ hợp protein hoặc virus vào luồng sáng. Thực thể sinh học sẽ phát tán những photon để bạn chụp lại hình dáng của nó", giáo sư Elspeth Garman ở Đại học Oxford, Anh, thành viên ủy ban sắp xếp thời gian thí nghiệm ở Hamburg, cho biết.

XFEL sẽ bắt đầu vận hành dưới sự điều phối của các nhà khoa học đến từ 11 quốc gia thành viên trong liên minh. Đức không chỉ là nước đặt máy XFEL mà còn cung cấp phần lớn ngân sách và công nghệ. Các quốc gia thành viên khác là Nga, Đan Mạch, Pháp, Hungary, Italy, Ba Lan, Slovakia, Tây Ban Nha, Thụy Điển và Thụy Sĩ.