Rentgenowski laser na swobodnych elektronach European XFEL (X-ray free-electron laser) to najpotężniejsze urządzenie badawcze tego typu na świecie. Dzięki niemu naukowcy będą mogli np. obrazować szczegółową strukturę wirusów (co pomoże w opracowywaniu nowych lekarstw), badać molekularne mechanizmy funkcjonowania komórek czy rejestrować trójwymiarowe obrazy obiektów nanoświata. Laser umożliwi również filmowanie przebiegu reakcji chemicznych, np. procesu formowania się lub zrywania wiązania chemicznego, czy zgłębienie procesów zachodzących we wnętrzu gwiazd i planet. Urządzenie umożliwi też modyfikacje istniejących materiałów, jak i opracowanie zupełnie nowych.

Laser znajduje się na terenie ośrodka badawczego DESY (Deutsches Eletronen Synchroton) w Hamburgu. W jego budowę zaangażowanych było 11 krajów europejskich, w tym Polska. Wkład naszego kraju do budżetu XFEL wynosi blisko 29 mln euro.

"Całkowity koszt projektu wyniósł 1,5 mld euro – ponad połowa tej kwoty pochodzi z różnych krajów członkowskich" – przypomniał podczas ceremonii inaugurującej działanie European XFEL Robert Feidenhans’l. "Bez tego wkładu projektu nie udałoby się zrealizować" – podkreślił.

"Głównym powodem, dla którego zbudowaliśmy European XFEL, jest doskonała nauka – i to na fundamentach doskonałej nauki zostanie zbudowany długoterminowy sukces tego obiektu" – dodał szef rady European XFEL Martin Meedom Nielsen.

"Praca nad European XFEL nie kończy się z jego uruchomieniem, jest to proces ciągły" – podkreślił w rozmowie z PAP wiceminister nauki i szkolnictwa wyższego Łukasz Szumowski. – "Jako płatnik składki mamy oczywiście prawo do czasu użytkowania tej infrastruktury, ale jednocześnie chcemy, aby polskie firmy brały udział w podtrzymaniu i rozwijaniu tego urządzenia".

"Udział w takich międzynarodowych przedsięwzięciach jest bardzo ważny z punktu widzenia innowacji gospodarczych" – podkreślił wiceminister. "Przyniesie on korzyść nie tylko w postaci badań, ale również w postaci rozwinięcia polskiego sektora innowacyjnych technologii" – dodał.

"Znaczenie udziału w projekcie European XFEL jest dla Polski ogromne, ponieważ jest to projekt europejski, międzynarodowy – naszym wkładem jest projektowanie i budowa części elementów lasera" – powiedział Szumowski. – "European XFEL dał polskim firmom, polskim instytucjom naukowym szansę na pracę nad jednym z ogromnych projektów infrastruktury badawczej. Pozwoliło to Polakom na wykształcenie kompetencji i umiejętności, które pozwalają im teraz z powodzeniem konkurować na rynkach światowych".

Całość polskiego wkładu w budowę lasera koordynowało Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ). W urządzeniu i niezbędnej do jego działania infrastrukturze znajdują się elementy stworzone przez grupy badawcze z Krakowa, Wrocławia i Warszawy.

"Praca nad projektem European XFEL jest dla Polaków bardzo dużym sukcesem" - ocenił w rozmowie z PAP dyrektor NCBJ Krzysztof Kurek. - "Nie był to projekt prosty, byliśmy zaangażowani w konstrukcję jednego z najbardziej wyrafinowanych technicznie urządzeń naukowych na świecie. Byliśmy odpowiedzialni za wysoce skomplikowane urządzenia – i byliśmy w stanie je wykonać".

"Z tego powodu, że jesteśmy współwłaścicielem XFELa, mamy oczywiście prawo do pewnej części wiązki – ale nie jest to przydzielane w sposób automatyczny, tylko trzeba wygrać odpowiedni konkurs" – zaznaczył Kurek. "Tak więc to, czy dostaniemy tę wiązkę i czy będziemy w stanie wykorzystać ten nasz wkład, zależy od naszych grup naukowych. Jeżeli będą one w stanie przygotować interesujące projekty, które będą zaakceptowane tutaj, to tę wiązkę otrzymają" – dodał dyrektor NCBJ.

Proces uruchamiania lasera rozpoczęto w październiku 2016 r.

European XFEL przewyższa konwencjonalne lasery jasnością i krótkim czasem trwania impulsu oraz możliwością strojenia w szerokim zakresie długości fali. European XFEL generuje 27 tysięcy razy na sekundę ultrakrótkie impulsy światła laserowego o natężeniu miliardy razy przewyższającym intensywność wiązek emitowanych przez najlepsze konwencjonalne źródła promieniowania rentgenowskiego.

Podziemne tunele, w których znajduje się laser XFEL, liczą łącznie 5,8 km długości. Początkowym elementem lasera jest akcelerator liniowy o długości 2,1 km. Jego zadaniem jest przyspieszanie elektronów do energii 17,5 miliardów elektronowoltów. W dalszych częściach konstrukcji są one rozdzielane na kilka wiązek i kierowane do układów potężnych magnesów (ondulatorów). Niejednorodne pole magnetyczne zmusza elektrony do emisji światła o własnościach pozwalających na to, by z jego pomocą prowadzić badania fizyczne chemiczne, biologiczne i inżynierskie.

Dzięki temu naukowcy pracujący przy European XFEL będą mogli np. obrazować szczegółową strukturę wirusów (co pomoże w opracowywaniu nowych lekarstw), badać molekularne mechanizmy funkcjonowania komórek czy rejestrować trójwymiarowe obrazy obiektów nanoświata. Laser umożliwi również filmowanie przebiegu reakcji chemicznych, np. procesu formowania się lub zrywania wiązania chemicznego, czy zgłębienie procesów zachodzących we wnętrzu gwiazd i planet. Urządzenie umożliwi również modyfikacje istniejących materiałów, jak i opracowanie zupełnie nowych.

Z Hamburga Katarzyna Florencka (PAP)

kflo/ zan/