L’accélérateur de particules récemment modernisé du Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) du DoE a produit ses premiers rayons X. La mise à niveau de la source de lumière cohérente Linac (LCLS), LCLS-II, peut émettre jusqu’à un million d’impulsions de rayons X par seconde (8 000 fois plus que l’original) et un faisceau presque continu 10 000 fois plus lumineux que son prédécesseur. Les chercheurs pensent que cela permettra des recherches sans précédent sur les « phénomènes ultrarapides à l’échelle atomique » et apportera un nouvel éclairage sur l’informatique quantique, les communications, l’énergie propre et la médecine.
L’une des clés de la puissante mise à niveau de l’accélérateur réside dans ses capacités de refroidissement. Le LCLS original, mis en ligne en 2009, était plafonné à 120 impulsions par seconde en raison des limites naturelles du nombre d’électrons pouvant voyager simultanément à travers les tuyaux en cuivre à température ambiante de l’accélérateur. Mais la version mise à jour comprend 37 modules cryogéniques refroidis à moins 456 degrés Fahrenheit (plus froid que l’espace), ce qui lui permet de « propulser les électrons à des énergies élevées avec une perte d’énergie presque nulle ». Le nouvel accélérateur fonctionnera en parallèle avec celui en cuivre existant.
Les chercheurs du SLAC affirment que les nouvelles capacités leur permettront d’examiner les détails des matériaux quantiques avec une résolution sans précédent tout en permettant de nouvelles formes d’informatique quantique et de « révéler des événements chimiques imprévisibles et éphémères » pour contribuer à faire progresser la technologie des énergies propres. En outre, ils affirment que cela pourrait aider les scientifiques à développer de nouveaux produits pharmaceutiques en étudiant le fonctionnement des molécules biologiques à une échelle sans précédent. Enfin, ils ont déclaré que ses 8 000 éclairs par seconde, un niveau inégalé, « ouvriront des champs entièrement nouveaux de recherche scientifique ».
Les chercheurs du SLAC ont commencé à envisager des mises à niveau du LCLS d’origine en 2010. Le projet a depuis dépensé 1,1 milliard de dollars et a impliqué « des milliers de scientifiques, d’ingénieurs et de techniciens du DOE, ainsi que de nombreux partenaires institutionnels ». Cela nécessitait de nombreux « composants de pointe », dont une nouvelle source d’électrons, deux installations cryogéniques pour produire du réfrigérant et deux nouveaux onduleurs pour générer des rayons X à partir du faisceau. Plusieurs institutions ont contribué à cet effort, notamment cinq laboratoires nationaux américains (Lawrence Berkeley National Laboratory et Argonne National Laboratory, entre autres) et l’Université Cornell.
« Les expériences dans chacun de ces domaines devraient commencer dans les semaines et les mois à venir, attirant des milliers de chercheurs de tout le pays et du monde entier », a déclaré Mike Dunne, directeur du LCLS. « Les installations des utilisateurs du DOE telles que LCLS sont fournies gratuitement aux utilisateurs – nous sélectionnons sur la base des données scientifiques les plus importantes et les plus percutantes. LCLS-II va révolutionner de nombreux secteurs universitaires et industriels. J’attends avec impatience l’assaut de nouvelles idées – c’est l’essence même de la raison pour laquelle les laboratoires nationaux existent.