Synktrotronljus med röntgenlaser
En frielektronlaser kan bli nästa utvecklingssteg för synkrotronljuslaboratoriet MAX-lab i Lund. Men en sådan hoppas man kunna producera synkrotronljus i mycket högre frekvenser och med ännu större ljusintensitet än i dag. Ett internationellt uppmärksammat genombrott för frielektronlasrar skedde för ett år sedan vid Argonne National Laboratory utanför Chicago. Försöken vid Argonne ingår i en färsk doktorsavhandling från MAX-lab.
Resultaten publicerades i ansedda Science och i Physical Review of Letters. En av artikelförfattarna, Sandra Gail Biedron, har nu disputerat i acceleratorfysik i Lund med professor Mikael Eriksson som handledare.
– Anledningen till att jag valde att disputera här och inte är i USA är att det är svårt att förena en vanlig forskartjänst med utbildning i USA. I Europa går utbildning och arbete hand i hand på ett mycket mer flexibelt sätt, säger dr Biedron.
För MAX-Lab har handledningen inneburit värdefulla kontakter med Argonnelaboratoriet som förfogar över resurser som ett nationellt laboratorium i Sverige inte ens vågar drömma om.
Det lundensiska synkrotronljuset används bl a för att undersöka ytors egenskaper och proteinmolekylers struktur. Det produceras när elektroner accelererade till mycket höga hastigheter tvingas att röra sig i en krökt bana.
– Men nästa generation av synkrotronljuskällor kan utgöras av frielektronlasrar, dvs lineära acceleratorer som kanske är ett par kilometer långa. Med hjälp av s k wigglers tvingas elektronerna i en sådan anläggning att ”åka slalom” mellan en serie magneter. Då gör de tvära kast som ger upphov till synkrotronljus. Experimentet i Argonne visade att det är möjligt att bygga frielektronlasrar som kan producera högfrekvent ljus. Den stora drömmen för oss fysiker är att kunna producera synkrotronljus i väl avgränsade frekvenser i röntgenområdet, säger professor Eriksson.
Men kommer Sverige att ha råd att bygga en stor frielektronlaser? Mikael Eriksson är optimistisk:
– Den del av MAX-lab där vi accelererar elektroner för att sedan injicera dem i lagringsringarna – den s k mikrotronen – är dyr och det är också kostsamt att modifiera den. Därför ger vi elektronerna ytterligare acceleration i lagringsringarna. En frielektronlaser skulle kosta fyra eller fem miljarder kronor att bygga. Men vi har vissa ideer om hur man skulle kunna använda mikrotronen till upprepad acceleration och komma undan med en lineär accelerator av 200 meters längd. Vi gissar att det bara skulle kosta en åttondel eller så av en fullskalig frielektronlaser.
Sandra Gail Biedron tycker att Mikael Erikssons idé är intressant.
– Forskare och personal på MAX-lab har gett många prov på sin innovativa förmåga. De har visat att man för lågprisalternativ kan få mycket kvalificerad forskning. De kan säkert klara det konststycket än en gång, säger dr Biedron.
För ytterligare information om frielektronlasrar och MAX-lab kontakta professor Mikael Erikssson, tel 046-222 76 96, e-post: Mikael.Eriksson@maxlab.lu.se Han kan också förmedla kontakten med Sandra Gail Biedron. Hennes avhandling heter Toward Creating a Coherent, Next-Generation Light Source with special emphasis on nonlinear harmonic generation in single-pass, high-gain free-electron lasers.
