Il laser a raggi X internazionale europeo XFEL ha raggiunto uno dei suoi ultimi importanti traguardi sulla strada per il funzionamento dell'utente scientifico. DESY ha commissionato con successo l'acceleratore di particelle, che guida il laser a raggi X per tutta la sua lunghezza.

Gli elettroni accelerati sono passati attraverso l'intera lunghezza di 2,1 chilometri del tunnel dell'acceleratore. Nel passaggio successivo, l'energia degli elettroni aumenterà ulteriormente, prima di essere inviati in una sezione di slalom magnetico dove verrà generata la luce laser a raggi X brillante. Questo primo lancio è previsto per maggio. DESY è il maggiore azionista dell'XFEL europeo ed è responsabile della costruzione e del funzionamento dell'acceleratore lineare superconduttore.

"L'acceleratore di particelle europeo XFEL è il primo acceleratore lineare superconduttore di queste dimensioni al mondo ad entrare in funzione. Con la messa in servizio di questa macchina complessa, Gli scienziati di DESY e dell'XFEL europeo hanno premiato il loro impegno ventennale nello sviluppo e nella costruzione di questo grande progetto internazionale. I primi esperimenti sono a portata di mano, e sono piuttosto entusiasta delle scoperte che ci aspettano", afferma il presidente del consiglio di amministrazione di DESY Helmut Dosch. "Sono eccezionalmente felice di essere arrivato a questo traguardo e mi congratulo con tutte le persone coinvolte per l'eccezionale lavoro e la loro grande tenacia".

Il presidente del consiglio di amministrazione europeo di XFEL, Robert Feidenhans'l, afferma:"Il successo della messa in servizio dell'acceleratore è un passo molto importante che ci avvicina molto all'inizio delle operazioni degli utenti in autunno. Sotto la guida di DESY, il Consorzio Acceleratore, composto da 17 istituti di ricerca, ha svolto un ottimo lavoro negli ultimi anni. Ringrazio tutti i colleghi coinvolti per il loro lavoro, che ha comportato molta competenza e precisione ma anche molto impegno personale. L'acceleratore è un esempio eccezionale di cooperazione globale di successo, comprensivo di strutture di ricerca, istituti, e università al fianco di aziende che hanno prodotto determinati componenti."

L'XFEL europeo è un laser a raggi X superlativo:la struttura di ricerca produrrà fino a 27.000 lampi laser a raggi X al secondo, ognuna così breve e intensa che i ricercatori possono creare immagini di strutture e processi a livello atomico.

L'acceleratore di particelle superconduttore della struttura, che è ora operativo in tutta la sua lunghezza, è il componente chiave del laser a raggi X lungo 3,4 km. La tecnologia TESLA superconduttiva dell'acceleratore, che è stato sviluppato in una collaborazione internazionale guidata da DESY, è la base per l'eccezionale alta frequenza di lampi laser a raggi X. Superconduttività significa che i componenti dell'acceleratore non hanno resistenza elettrica. Per questo, devono essere raffreddati a temperature estremamente basse.

Da dicembre a gennaio, l'acceleratore è stato raffreddato alla sua temperatura di esercizio di -271°C. Entrarono quindi in funzione il cosiddetto elettroiniettore e la prima sezione dell'acceleratore principale, comprendendo complessivamente 18 dei 98 moduli acceleratori totali. All'interno di questa sezione, i fasci di elettroni sono stati sia accelerati che compressi tre volte, fino a 10 micrometri (un millesimo di millimetro). Finalmente, la squadra ha messo in funzione la terza sezione dell'acceleratore. Attualmente, gli elettroni raggiungono un'energia di 12 gigaelettronvolt (GeV), e in regolare esercizio, è prevista un'energia fino a 17,5 GeV.

"L'energia e altre proprietà dei fasci di elettroni sono già all'interno dell'intervallo in cui saranno durante la prima operazione da parte dell'utente", dice il fisico di DESY Winfried Decking, che guida la messa in servizio dell'acceleratore europeo XFEL.

Il coordinamento dei componenti unici dell'acceleratore e il controllo del fascio di elettroni saranno ora testati in modo intensivo prima che gli elettroni accelerati vengano ammessi nella sezione seguente:le strutture magnetiche speciali lunghe fino a 210 m chiamate ondulatori. Là, verranno generati i lampi laser a raggi X ultraluminosi. Gli esperimenti scientifici dovrebbero iniziare questo autunno.

L'acceleratore di particelle superconduttore dell'XFEL europeo è stato costruito negli ultimi sette anni attraverso un consorzio internazionale, sotto la guida di DESY, composto dai seguenti istituti di ricerca:CEA e CNRS in Francia; INFN in Italia; IFJ-PAN, NCBJ, e la Wroc?aw University of Technology in Polonia; l'Istituto Budker, Istituto di Fisica delle Alte Energie, Istituto per la ricerca nucleare, e NIIEFA in Russia; CIEMAT e Universidad Politécnica de Madrid in Spagna; il Laboratorio Manne Siegbahn, Università di Stoccolma, e Università di Uppsala in Svezia; e l'Istituto Paul Scherrer in Svizzera.