Najvýkonnejší laser na svete bude čoskoro spustený do prevádzky, tým pádom dostupný svojim užívateľom – medzi nimi aj slovenskej vedeckej obci. O jeho prínose a možnostiach využitia sme sa rozprávali s vedecký riaditeľom XFEL – Thomasom Tschentscherom.
S. HABRMANOVÁ: V akom štádiu výstavby sa momentálne nachádza najvýkonnejší röntgenový laser na svete XFEL?
T. TSCHENTSCHER: Výstavba európskeho lasera XFEL, ktorá sa začala v roku 2009, sa blíži ku koncu. Uvedenie do prevádzky je v plnom prúde a röntgenový laser vygeneroval svoje prvé röntgenové svetlo začiatkom mája. Teraz nasmerujeme röntgenové záblesky so špeciálnymi zrkadlami cez poslednú tunelovú časť do experimentálnej haly a potom začneme s uvedením experimentálnych staníc do prevádzky. Spustenie prevádzky pre užívateľov je naplánované na jeseň. Stále máme pred sebou výzvy, ale rád by som využil túto príležitosť a poďakoval našim medzinárodným partnerom za ich nepretržité poradenstvo a podporu z minulých rokov, ktoré umožnili vybudovať tento nový svetový prístroj.
S. H.: Čo bolo najťažšie počas doby výstavby laseru XFEL?
T. TSCHENTSCHER: Európsky laser XFEL možno označiť za jedinečné zariadenie – nič jemu podobné dosiaľ nebolo postavené. Mnoho partnerov prispelo k jeho realizácii. Jeho konštrukcia predstavovala veľký počet rôznych vedeckých a technologických výziev, ktoré boli riešené s pomocou akademickej obce a priemyslu s cieľom získania vzájomných výhod. Ďalšou výzvou pre každého, kto je zapojený do projektu, bolo realizovať tento veľký a ambiciózny projekt v rámci rozpočtu a splniť očakávania budúcich používateľov, ktorí môžu čo najskôr začať so svojimi experimentmi.
S. H.: Aké najväčšie prínosy môže z projektu XFEL očakávať vedecká spoločnosť?
T. TSCHENTSCHER: Väčšina z budúci užívateľov európskeho XFELu bude robiť základný výskum. Pri základnom výskume je typické, že je ťažké predvídať, aké budú najväčšie prínosy a kedy z nich bude profitovať spoločnosť – niekedy najdôležitejším prelomom v oblastiach, ktoré neboli ani hlavným zameraním výskumu. V každom prípade možno očakávať vzrušujúce objavy v prospech vedy a spoločnosti v mnohých oblastiach. Jedným z nich je napríklad vyšetrenie príčin a mechanizmov vývoja chorôb na molekulárnej úrovni. Predpokladá sa, že dešifrovanie atómových detailov štruktúry biomolekúl a iných biologických vzoriek povedie k novým farmaceutickým produktom a terapiám. Projekt XFEL už ukázal, že je možné získať dostatočné štrukturálne informácie z kryštálov, ktoré sú menšie ako tie, ktoré sa zvyčajne používajú pri synchrotrónoch, čo uľahčuje vedcom dešifrovanie molekulárnych štruktúr. Extrémne brilantné svetelné impulzy röntgenových laserov dokonca dávajú predpoklad, že pripravia cestu pre určenie štruktúry jednotlivých nekryštalických molekúl, čo by predstavovalo obrovský prelom v štrukturálnej biológii. Ďalšie dôležité aplikácie prichádzajú s veľmi krátkymi zábleskami európskeho XFEL, ktoré zabezpečia ostré, inak rozmazateľné snímky veľmi rýchlych procesov. Tieto záblesky môžu napríklad poskytnúť nový pohľad na zloženie bielkovín, čo súvisí s vývojom mnohých vážnych ochorení, ako je Creutzfeld-Jakobova choroba, Alzheimerova choroba alebo Huntingtonova a Parkinsonova choroba. Záblesky XFEL budú tiež využiteľné aj na preskúmanie podrobností o biologických alebo chemických procesoch. Lepšie porozumenie rozpadu vody počas prirodzenej fotosyntézy by mohlo byť základom optimalizovaného fotosyntetického procesu v priemyselnom meradle, ktorý vytvára vodík a kvapalné palivá zo zložiek tak lacných a hodnotných ako slnečné svetlo, voda, oxid uhličitý a niektoré ľahké kovy. Európsky XFEL umožní výskumným pracovníkom riešiť mnohé ďalšie výzvy našej doby, ako napríklad optimalizáciu chemických katalytických procesov alebo ďalší rozvoj informačných technológií pomocou experimentov, ktoré vedú k lepšiemu pochopeniu vymazania a opätovného zapisovania ultraľahkou magnetizáciou, pomocou optických laserových impulzov.
S. H.: Pre ktoré vedecké oblasti bude tento laser najzaujímavejší?
T. TSCHENTSCHER: Európsky XFEL ponúkne množstvo vzrušujúcich nových príležitostí v rôznych vedeckých oblastiach. Pozornosť si určite zaslúži štrukturálna biológia a rýchle procesy vďaka ich potenciálu významne prispieť k výzvam nášho storočia. Ďalšie zameranie bude v oblasti fotochémie s veľkým potenciálom na štúdium katalytických a svetelných procesov. Inými veľmi zaujímavými aplikáciami budú výskumy vývoja nových funkčných materiálov alebo štúdií o materiáloch, ktoré sú podobné tým, ktoré sa vyskytujú vo vnútri astrofyzikálnych objektov, ako sú exoplanéty alebo v iných extrémnych podmienkach. Ďalej napríklad umožní výskumníkom zdokonaliť planetárne modely alebo osvetliť supravodivosť a preskúmať interakciu laseru a hmoty s najvyšším možným rozlíšením. Obzvlášť zaujímavá oblasť je oblasť nelineárnej röntgenovej fyziky. Tu európsky XFEL vďaka vysokým pulzným energiám a veľkému priemernému jasu môže umožniť úplne nové a dosiaľ nerealizovateľné experimenty. Je to veľmi nová oblasť, ktorá preukázala svoju veľkú hodnotu pre aplikácie v oblasti optického žiarenia. Budeme mať veľkú príležitosť byť medzi prvými, ktorí objavia nové možnosti, ktoré táto oblasť poskytuje vedeckým aplikáciám.
S. H.: Bezprostredne po medzinárodnej škole SFEL2017: pre ktorú časť slovenskej vedeckej obce bude XFEL najprospešnejší?
T. TSCHENTSCHER: V škole bola slovenská komunita predovšetkým prezentovaná ako zástupcovia oblastí štrukturálnej biológie a vedy o materiáloch. Zatiaľ čo komunita štrukturálnej biológie sa už zameriava na európsky XFEL a na aplikáciu röntgenových lúčov, zdá sa, že komunita vedy o materiáloch je v súčasnosti viac zameraná na aplikáciu synchrotronového žiarenia. Oba smery sa budú orientovať na vedecké uplatnenie európskeho XFEL a naši vedci sa budú snažiť podporiť slovenských výskumníkov pri príprave návrhov a experimentov na európskom XFEL.
Rozhovor pripravila: Slávka Habrmanová, NCP VaT pri CVTI SR
Foto a garancia prekladu: Mgr. Mária Hrehová, PhD., tlačový referent a hovorca UPJŠ v Košiciach
Uverejnila: ZVČ