جهاز أشعة سينية يفتح آفاقا جديدة للعلم

جهاز الليزر الجديد
Image caption جهاز الليزر الجديد يطلق حزم ضوء فائقة السرعة تصور ردود الأفعال الكيميائية داخل المادة وقت حدوثها.

طور العلماء في بالو ألتو بولاية كاليفورنيا الأمريكية أقوى جهاز ليزر للأشعة السينية (أشعة إكس) في العالم.

ويستخدم مصدر الضوء المتماسك للمسرع الخطى (Linac Coherent Light Source (LCLS في رؤية كيف تتحرك الذرات والجزيئات في الأنظمة الحية.

والآلة الجديدة أقوى بمليار مرة من الجيل السابق من الليزر.

وتحمل كل نبضة من الأشعة السينية كمية من الطاقة تماثل ما تنتجه شبكة الطاقة الوطنية في بلد كبير، وينتج مئات النبضات كل ثانية.

وقال البروفيسور مايك دون، مدير منشأة بالو ألتو لبي بي سي: "مصدر الضوء المتماسك يطلق رشقات قوية للغاية من الأشعة السينية"، وأخبرني "دون" بأن الفارق بين المكان الأول والمكان الثاني يكون أحيانا 1/100 جزء من الثانية.

مصدر الصورة LCLS
Image caption الشعاع الجديد يمكنه وضع صورة حقيقية لحركة الذرات والجزيئات وكشف ما يجري في الأنظمة الحية ونقلها إلى الواقع.

وأضاف: "لتأخذ 1/100 جزء من الثانية وتقسمها مليون مرة، ثم تأخذ واحد من هذه الأقسام وتقسمه إلى مليون جزء آخر، وهذه هي سرعة رشقة الأشعة السينية".

وطور الباحثون الليزر في SLAC معمل المسرع الوطني (ناشونال أكسليرات لابوراتوري)، الذي جرى تكييف أنظمته مع مصادم الجسيمات، لكن بدلا من تحطيم الذرات فإن تلك الأنظمة تمكن الباحثين من رؤية ما يجري في الأنظمة الحية، وكذلك تتبع ردود الأفعال الكيميائية، مثلما تحدث في الواقع.

ووصف البروفيسور "دون" هذا بأنه "حقا ثورة".

وقال: "يمكننا الآن لأول مرة رؤية عمق الذرة على نطاق الفضاء ونطاق الوقت، وما يحدث حقا كيميائيا وبيولوجيا، وهو ما يغير فعلا قدرتنا على رؤية العالم الحقيقي".

وأخذني البروفيسور دون إلى مناطق تجريبية، حيث يضرب الشعاع عينة وينتج منها الضوء.

وكانت الدكتورة مينغ ليانغ، تعد طبقا من المواد التي عثر عليها في دماغ شخص مصاب بمرض الباركنسون (الشلل الرعاش)، وتعتقد أن الليزر الجديد لديه الإمكانية على تحويل الفحص الذي تجريه في مجال دراستها.

Image caption الأطباء سيمكنهم من خلال الليزر الجديد تصوير ورؤية واقع الكثير من الأمراض مثل الشلل الرعاش لفهم طبيعة المرض وكيفية علاجه.

وقالت: "بالنسبة لواقع الصورة فإن هذه الأشياء في الوقت الحقيقي مع سطوع وثبات هذا الليزر ستكون مميزة جدا، يمكننا تصويرها ورؤيتها بدلا من النظر فقط في دليل هذا النوع من الأشياء".

وفي غرفة أخرى كان البروفيسور أندرس نيلسون يرى للمرة الأولى كيف أن الذرات تتصرف في رد فعل كيميائي، وقال إن العمل يمكن أن يساعد الكيميائيين في تسريع وزيادة كفاءة المنتجات الكيميائية.

و قال: "أعتقد ان هذا حلم من أحلام الكيمياء، يمكن البدء في فهم العملية، ومن خلال هذا الفهم يمكن تطوير محفزات جديدة".

وكان هذا النوع الجديد من مصدر الضوء المتماسك للمسرع الخطى ناجحا جدا، مما دفع اليابانيين لبناء نظام مشابه، وتشيد أوروبا نسختها الخاصة في هامبورغ بألمانيا.

المزيد حول هذه القصة