歐洲X射線激光器將在漢堡啟用 造價12億歐元

英媒稱，研究人員很快就可以使用德國漢堡附近的歐洲自由電子激光裝置（XFEL）觀察運動的分子。

英國《自然》周刊網站8月29日報道，科學家將有一台新的高速攝像機製作運動分子的影片。這台造價12億歐元（約合14億美元）的XFEL將於9月在德國漢堡附近開始首批試驗。

歐洲XFEL幾百飛秒發射一次強大的X射線，時間非常短，就像閃光燈一樣。它們能夠捕獲抖動分子瞬間靜止的快照，而且波長小到足以提供原子級解析度的照片。歐洲XFEL是全世界為數不多的這類X射線激光器中的一台，但值得誇耀的是它具有獨特的速射功能：每秒可發射2.7萬個脈衝，是第二名美國SLAC國家加速器實驗室的直線加速器連貫光源（LCLS）的200多倍。LCLS造價4.2億美元，建在加州門洛帕克。漢堡自由電子激光科學中心的生物化學家阿爾文·皮爾遜說：「它與地球上的其他任何東西都如此不同，以至於真的感覺像是進入了未知的領域。」

在漢堡附近的謝訥費爾德實驗站的項目科學家阿德里安·曼庫索說，通過歐洲XFEL，僅1秒鐘內，科學家就能獲得超過3000張高質量X射線照片，相比之下，其他設施只能獲得100來張。美國威斯康星大學-密爾沃基的物理學家阿巴斯·烏爾瑪茲德說：「有大量數據很重要，而歐洲的XFEL將提供海量數據。」歐洲的這台機器——由12個國家出資建造——將減輕美國和日本的幾台舊機器的壓力，它們被急於獲得樣本原子級照片的科學家嚴重超額預定了。韓國浦項的另一台XFEL今年6月對用戶開放，而瑞士菲利根的一台XFEL定於2018年開始實驗。

在歐洲的XFEL，電子束首先沿一條長1.7公里的隧道加速。隨後磁鐵把電子的路徑彎成左右擺動的類似障礙滑雪的路徑，這使電子在彎曲時發出高能X射線。明亮的X射線脈衝強度非常大，會摧毀擊中的樣本——但在這之前會有足夠多的光子散射開來，揭示樣本的原子結構。

在利用傳統X射線源的結構測定實驗中，分子必須要被壓成晶體才能散射足夠多的光子來推斷它們的結構。但XFEL發射的X射線非常亮，以至於研究人員可以從只有幾納米大小的晶體、甚至可以從非晶態分子團獲得衍射圖譜。這意味著XFEL能夠研究難以晶化的蛋白質。研究人員還可以通過拍攝同一系統在不同時間點的不同快照來製作酶、病毒和催化劑在運動中的影片。

（來源：參考消息）

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