世界最速で水を加熱するX線自由電子レーザー

DESYとウプサラ大学(スウェーデン)の自由電子レーザー科学センター(CFEL)の研究チームは、強力なX線自由電子レーザーを使用して室温から10万ピコ秒の水を10分の1ピコ秒(100万分の1秒)で加熱することに成功した。

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2.4GeVで軟X線回折光源を目指すHALS

筆者は現在、NSRLに滞在中なので新しく建設される予算がついたHALSの近況を簡単に伝えたい。NSRLのHLSはアップグレードでHLS-IIに移行したものの、上海のSSRFが稼働してからすっかり影が薄くなってしまった。これまでHLSの次期マシンとしてHALSが計画されてはいたが、当初計画は結果的にHLS-IIに相当するもので、新規マシンとしてはみるべきものがなかった。

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HHGによる高フラックス軟X線ビーム

大型施設(放射光)でしか得られなかった高フラックス軟X線がテーブルトップの短パルスX線発生技術のおかげで、実験室で得られるようになると、有機分子の電子の動的研究が容易になる。そのような時代がもう遠い未来の話ではなくなった。まるでかつて高嶺の花だったレーザーが急速に実験室に普及する「夜明け前の」時代のようだ。

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第4世代以降の短パルスナノビーム診断技術

世界最先端の粒子加速器は、高輝度ビームと超短パルスの極限を追求してきた。高エネルギー衝突実験を別にしても、同じ技術が第4世代放射光の物質研究を支えているといっても過言ではない。というよりも最先端の技術を両者が共有していると考えてもよい。かつてのレーザー技術がそうであったように、ビームの極限をさらに進めるために、フェムト秒やアト秒短パルスビームの診断技術が必要になっている。

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Q-weak研究チームが陽子の電弱精密測定に成功

標準モデルは綻びが出てきたとはいえ、素粒子物理学の理論的枠組みとしては現時点での教科書であることに間違いはない。 ただ暗黒物質の存在と大きな観測物質・反物質を説明することができないため、標準モデルの成り立つエネルギーは低すぎる考えられている。そのため標準モデルを超えた領域の物理探査には、 エネルギーフロンティアで直接検索し、精密フロンティアで間接検索(検証)することが必要となる。両者は相補的であるがここで紹介する陽子の弱電荷精密測定(電弱精密測定)実験は後者の代表である。

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アミロイド線維のフェムト秒コヒーレント回折〜XFEL単分子構造解析

XFEL光源の登場で、アルツハイマー病およびパーキンソン病のような疾患の特徴である、大型の糸状生体分子のクラスであるアミロイドの構造研究が可能となった。 この分野で世界的な権威であるヘンリー・チャップマンが率いる国際研究チームは、強力なX線レーザーを使用してさまざまなアミロイドサンプルの構造を調べた(Seuring et al., Nature Comm. 9: 1836, 2018)。

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NSLSIIの放射光オペランド実験のポテンシャル〜Li-Sバッテリーの研究

放射光オペランド実験については記事を書いているが、この論文は数多いその手の仕事の中でも「お手本」のように、見事に放射光の威力を証明するものの一つと言えるだろう。ここでの実験はもちろんLiイオンバッテリーで、舞台となるのはブルックヘブン国立研究所の放射光NSLSIIである。

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レーザー加速器による近未来のX線光源〜SOLEILが弱点を克服

これまで何度か取り上げてきたレーザープラズマ加速器の検証実験が相次ぐとともに新しい原理も加わって、かつての放射光の開発が加速した時代を彷彿とさせる。レーザープラズマの理解も大強度レーザーの進展とともに急速に進み、遠い宇宙の物理だと思われてきた物質とプラズマの相互作用が加速器の原理として一般化する兆しさえ見えてきた(加速器新技術によるコンパクトX線光源〜その1: レーザー・ウエークフイールド)。

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