美国启用全新X射线激光工具，揭开自然奥秘新篇章

美国斯坦福直线加速器中心（SLAC）的林肯相干X射线光源（LCLS）完成重大升级——LCLS-II，使X射线脉冲频率从每秒120次提升至百万次，带来前所未有的科研能力。这一飞跃让科学家们得以启用一系列全新或升级的先进仪器，揭开自然界微观奥秘的新篇章。 其中，qRIXS和chemRIXS两台新工具利用共振非弹性X射线散射（RIXS）技术，深入探究材料内部的量子行为与化学过程。传统上，RIXS实验因“光子饥饿”而进展缓慢——每十亿个入射光子仅有极少数能被探测器捕捉。如今，脉冲频率提升万倍，原本需数日才能完成的测量，如今可在几分钟内获得高精度数据。研究人员不仅能看清原子运动，还能“拍摄”材料动态变化的“分子电影”，实时观察能量在材料中的传递路径。 qRIXS是一台重达数吨、可旋转110度的大型光谱仪，专为研究高温超导体等量子材料设计。它能从多个角度高分辨率捕捉晶体内部的量子态演化，为开发更高效的量子计算机、MRI设备乃至无损耗电网提供关键线索。而chemRIXS则专注于液体样品，如水和溶剂，使科学家能研究低浓度下的真实化学反应，例如光合作用中间步骤，为人工光合作用系统研发铺平道路。 在时间分辨原子分子光学科学（TMO）终端，新仪器如Multi-Resolution Cookie Box（MRCO）和Dynamic REAction Microscope（DREAM）也实现突破。MRCO配备16个电子探测器，可精准捕捉分子中电子被击出的瞬间，揭示电荷与能量转移的微观机制。而DREAM则能将单个分子“炸开”，通过分析碎片重建其结构变化过程，最终拼出化学反应的完整动态图像。过去，完成一个反应的“电影”需数年时间；如今，借助LCLS-II的高速脉冲，研究效率实现质的飞跃。 此外，海量实验数据正被用于训练人工智能模型，提升材料发现效率，并辅助实时优化加速器运行。SLAC科学与研发总监马蒂亚斯·克林格表示，AI与先进光源的融合，正在推动科学发现进入全新加速时代。