หลายคนอาจรู้จักรังสีเอกซ์เรย์ (X-ray) ในฐานะเครื่องมือเพื่อการรักษาทางการแพทย์ แต่ในสหรัฐอเมริกา มีเครื่องยิงเลเซอร์จากรังสีเอกซ์เรย์ซึ่งทรงพลังที่สุดในโลก ซึ่งเปิดใช้งานแล้ว พร้อมความสามารถในการยิงเลเซอร์รังสีเอกซ์เรย์ในระดับหลักล้านครั้งในวินาทีเดียว

หลักการเครื่องยิงรังสีเอกซ์เรย์ที่แรงที่สุดในโลก

เครื่องยิงเลเซอร์รังสีเอกซ์เรย์ดังกล่าวมีชื่อว่า เอลซีแอลเอส มาร์ค ทู (LCLS-II: Linac Coherent Light Source - II) พัฒนาโดยศูนย์เครื่องเร่งอนุภาคสแตนฟอร์ดในสถานวิจัยเครื่องอนุภาคแห่งชาติ (Stanford Linear Accelerator Center: SLAC National Accelerator Laboratory) โดยตัวสถาบันตั้งอยู่ในซิลิคอน แวลลีย์ (Silicon Valley) ศูนย์กลางแหล่งบ่มเพาะนวัตกรรมและเทคโนโลยีของโลกทางตอนเหนือของแคลิฟอร์เนีย

ตัวเครื่องสามารถยิงเลเซอร์ในย่านรังสีเอกซ์เรย์ที่มีความเข้มต่ำหรือสูงได้ โดยเครื่องจะสร้างกลุ่มอิเล็กตรอน หรือประจุลบของธาตุขึ้นมา แล้วจะทำให้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง หรือความเร็วเกือบ 300,000 กิโลเมตรใน 1 วินาที ด้วยการให้ประจุเหล่านี้วิ่งผ่านชุดแม่เหล็กยิ่งยวด (Superconducting magnet) ในอุณหภูมิติดลบ 271 องศาเซลเซียส จำนวน 37 ชุด เพื่อเร่งอนุภาคให้ปลดปล่อยพลังงานมหาศาลในรูปแบบรังสีเอกซ์เรย์ออกมา

หรือโดยสรุปแล้ว เครื่องจะทำให้ประจุลบปล่อยรังสีเอกซ์เรย์ออกมาด้วยการทำให้ตัวประจุลบวิ่งผ่านแม่เหล็กแรงสูงมาก ๆ ซึ่งสามารถกำหนดความเข้มข้นของพลังงานที่ปล่อยออกมาได้ โดยการปล่อยรังสีเอกซ์เรย์จากเครื่องสร้างตัวนี้มีความถี่ประมาณ 1 ล้านครั้งต่อวินาที หากวัดรังสีในรูปแบบจำนวนครั้งที่ปล่อยออกมา

ประโยชน์ของเครื่องยิงรังสีเอกซ์เรย์ที่แรงที่สุดในโลก

ที่ปลายทางของรังสีเอกซ์เรย์จะไปกระทบกับวัตถุที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการตรวจสอบ ซึ่งการชนกับวัตถุจะทำให้เกิดการหักเหของรังสีเอกซ์เรย์ทั่ววัตถุ ก่อให้เกิดเป็นภาพฉายของโครงสร้างภายนอกหรือภายในตามกำลังของเลเซอร์รังสีเอกซ์เรย์

ยกตัวอย่างเช่น นักวิจัยสามารถวางตัวอย่างสารเพื่อศึกษากระบวนการเกิดปฏิกิริยาแบบเห็นภาพแบบสโลว์โมชัน (Slow-motion) หรือนักฟิกส์อาจศึกษากลไกทางควอนตัมโดยละเอียดด้วยรังสีเลซอร์เอกซ์เรย์แบบเรียลไทม์ หรือจะใช้เจาะลึกโครงสร้างระดับเซลล์ของสิ่งมีชีวิตและการรักษาทางการแพทย์ก็ได้เช่นกัน 

เครื่องสร้างเลเซอร์แรงสูงเป็นหนึ่งในเครื่องมือการทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญของโลก ไม่ว่าจะเป็นในสหรัฐอเมริกา ยุโรป หรือแม้แต่ในเอเชีย โดยเครื่องสร้างเลเซอร์รังสี X-ray ที่แรงที่สุดในโลกตัวนี้จะเปิดให้นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาได้ใช้เพื่อศึกษาวิจัยงานด้านต่าง ๆ พร้อมเปิดให้นักวิจัยจากทั่วโลกยื่นขอใช้เครื่องมือนี้อีกด้วย

ที่มาข้อมูล The Register

ที่มารูปภาพ  SLAC National Accelerator Laboratory