Een strakke, ondergrondse röntgenlaser wordt vrijdag onthuld in Duitsland, verreweg de machtigste ter wereld, heeft wetenschappers in een dozijn velden die zich verdringen om zijn machtige straal op hun projecten te trainen.

Europese XFEL zal geheimen op subatomair niveau onthullen en in beelden vastleggen, veelbelovende doorbraken in de geneeskunde, biologie, energie, informatietechnologie en scheikunde.

Het zal de moleculaire architectuur van virussen en cellen in kaart brengen; maak driedimensionale snapshots op nanoschaal; en film chemische reacties terwijl ze zich ontvouwen.

Aardwetenschappers zouden in staat moeten zijn om processen die diep in planeten plaatsvinden te dupliceren en te bestuderen, inclusief die van ons.

"De laser is de grootste, en de machtigste, bron van röntgenstralen die ooit zijn gemaakt, "Olivier Napoly, een lid van de Franse Commissie voor Atoomenergie die hielp bij de bouw van het complex, vertelde AFP.

De Europese röntgenvrije elektronenlaser, of XFEL, is ondergebracht in een reeks tunnels tot 38 meter (125 voet) onder de grond nabij de stad Hamburg.

Het middelpunt is 's werelds langste - 1,7 kilometer (één mijl) - supergeleidende lineaire versneller, ontworpen om de energie te leveren die nodig is om röntgenflitsen te genereren die een miljard keer helderder zijn dan de beste conventionele stralingsbronnen.

Dat is 27, 000 röntgenflitsen per seconde, vergeleken met de 120/sec geproduceerd door een laser van hetzelfde type in het Amerikaanse National Accelerator Laboratory in Stanford, Californië, en 60/sec gegenereerd door een ander in Japan.

Voor röntgenlasers, schittering wordt gemeten in het aantal fotonen - subatomaire lichtdeeltjes zonder elektrische lading die met de snelheid van het licht bewegen - gegenereerd bij een bepaalde stralingsgolflengte, van hoogenergetische gamma- en röntgenstraling, tot energiezuinige infrarood- en radiogolven.

De uber-laser is "als een camera en een microscoop die het mogelijk maakt om meer kleine details en processen in de nanowereld te zien dan ooit tevoren, "Robert Feidenhan'l, voorzitter van de Europese XFEL-directie, vertelde AFP.

Zo werkt het:Om röntgenflitsen te genereren, elektronenbundels worden eerst versneld tot hoge energieën in de buurt van de lichtsnelheid.

Filmachtige sequenties

De elektronen - geladen met elektrische stroom - racen vervolgens door een opstelling van magneten die de deeltjes op een strakke, slingerend slalomparcours.

In het proces, elk afzonderlijk elektron zendt röntgenstraling uit die steeds meer wordt versterkt.

De elektronen verzamelen zich geleidelijk in een veelvoud van ultradunne schijven, waardoor ze hun licht synchroon kunnen uitstralen en extreem korte, intense röntgenflitsen van laserlicht.

Wetenschappers die werkzaam zijn in de geneeskunde willen deze flitsen graag trainen op de kleinste bouwstenen van levend weefsel, of het nu gaat om mensen of ziekteverwekkers.

Als een mechanische machine met bewegende delen, biologische moleculen die hun respectieve taken uitvoeren, veranderen van structuur. De ultrakorte duur van XFEL-pulsen zal filmachtige sequenties creëren die deze veranderingen als nooit tevoren kunnen vastleggen.

Op het gebied van energie, wetenschappers hopen de krachtige lasers te gebruiken om de efficiëntie van zonne- en brandstofcellen te verbeteren.

De XFEL van 1,5 miljard euro ($ 1,7 miljard) is een opgeschaalde versie van een kleinere, vrije-elektronenlaser genaamd FLASH, die sinds 2005 in gebruik is.

tot 2009 het was de enige machine in zijn soort die laserachtige, kortegolf ultraviolette straling.

Onder leiding van Deutsches Elektronen-Synchrotron, het in Hamburg gevestigde onderzoekscentrum dat FLASH heeft gebouwd, de Europese XFEL werd geboren uit een internationale overeenkomst die in 2009 werd getekend.

Tien Europese landen en Rusland gooiden geld en/of middelen in, en Groot-Brittannië heeft beloofd zich spoedig bij het consortium aan te sluiten.

Bestaande leden zijn onder meer Denemarken, Frankrijk, Duitsland, Hongarije, Italië, Polen, Rusland, Slowakije, Spanje, Zweden en Zwitserland.

Voor het eerst ontwikkeld in 1977, vrije-elektronenlasers - wat betekent dat de elektronen zijn gescheiden van de kern van hun atomen - produceerden een hoogenergetische bundel elektronen. Degene die in Hamburg werd gebouwd, werkte in het röntgenspectrum.

Europese XFEL is een zogenaamde "vierde generatie" laser van dit type. Het belangrijkste verschil met zijn voorganger van de derde generatie is de verschuiving van een circulaire naar een lineaire versneller.

© 2017 AFP