為運動的分子拍攝電影的科學(xué)家有了一部新的高速攝影機。斥資12.2億歐元的歐洲X射線自由電子激光裝置（XFEL）將于9月中旬在德國漢堡附近進行第一次實驗�？茖W(xué)家認為，作為世界上最大的X射線激光設(shè)施，該裝置的成功研發(fā)，開辟了全新的研究領(lǐng)域，有助于突破當前的科學(xué)知識界限。 +>&i]x(b  
|(%=zb=?X  
rp '^]Zx  
　　歐洲XFEL能夠在幾百飛秒內(nèi)發(fā)射出強大的X射線——就像閃光燈一樣，它們可以捕捉到神經(jīng)分子的快照，而且波長小到足以在原子分辨率上生成圖片。 oE.Ckz~*d  
;J@U){R  
　　這部位于漢堡的機器是全世界數(shù)臺X射線激光設(shè)施中的一個，但它擁有一個獨特的速射特性：每秒可發(fā)射多達27000個脈沖，且發(fā)射速度超過排名第二的X射線激光設(shè)施——價值4.2億美元的位于美國加利福尼亞州門洛帕克SLAC國家加速器實驗室的直線性連續(xù)減速器光源（LCLS）的200倍，同時其亮度比傳統(tǒng)的同步加速器光源亮度高出10億倍。 $`A{-0=x\U  
qzj.N$9]  
　　“它是一個與地球上其他任何東西都不同的家伙，這感覺就像進入了一個未知領(lǐng)域�！睗h堡自由電子激光科學(xué)中心生物化學(xué)家Arwen Pearson說。 "MvSF1  
YQ$LU\:  
　　位于漢堡附近的舍內(nèi)費爾德歐洲XFEL實驗站項目科學(xué)家Adrian Mancuso表示，在1秒鐘內(nèi)，科學(xué)家應(yīng)該能夠收集到超過3000張高質(zhì)量的X射線圖像，相比之下，其他的設(shè)施則是100張左右。威斯康星大學(xué)密爾沃基分校物理學(xué)家Abbas Ourmazd說：“擁有大量的數(shù)據(jù)很重要，歐洲的XFEL將會用卡車裝載這些數(shù)據(jù)�！� Y{Ff I+  
hgj ]Jr  
　　這臺歐洲機器應(yīng)該能夠減輕目前美國和日本老舊的XFEL所面臨的壓力，這是因為科學(xué)家急切地想要捕獲其樣本的原子尺度圖像。另一臺XFEL已于今年6月在韓國浦項市向用戶開放，而瑞士維爾利根的一臺機器將于2018年開始試驗。
>\!G43Q=  
ZEp>~dn;  
　　在漢堡的XFEL中，一束電子在一個長達1.7公里的隧道中首先被加速。隨后，磁鐵將電子的路徑彎曲成擺動的軌道，導(dǎo)致它們在曲線上發(fā)出一束高能量X射線。明亮的X射線脈沖是如此強烈，以至于它們能夠破壞所撞擊的樣本，然而在此之前，足夠多的被散射的光子已經(jīng)能夠揭示樣品的原子結(jié)構(gòu)。 ;^TSla+t+  
&^UT  
　　在使用傳統(tǒng)X射線源的結(jié)構(gòu)測定實驗中，分子必須被裝入晶體中以散射足夠的光子從而推斷其結(jié)構(gòu)。但是，來自XFEL的X射線是如此明亮，以至于研究人員可以從幾納米大小的晶體中收集衍射圖案，甚至可以從非晶體的分子簇中收集這些圖案。這意味著XFEL可以研究難以結(jié)晶的蛋白質(zhì)。 +/[L-&,  
zviTG
hA  
　　研究人員可以通過在不同的時間點上建立上千張不同的系統(tǒng)快照，從而制造酶、病毒或催化劑的影像，而此前研究人員是利用把溶液中的分子噴射到X射線束上實現(xiàn)這一切的。 csd9[=HW/Q  
p[O\}MAd#  
　　研究人員指出，X射線激光不僅可用于解開病毒和細胞原子結(jié)構(gòu)之謎，而且可被用于在納米粒子中制作三維圖像、記錄化學(xué)反應(yīng)并觀察粒子內(nèi)部的反應(yīng)過程，有助于新藥和新材料的研發(fā)。 vX7U|zy  
.L9g*q/}  
　　歐洲XFEL全長3.4公里，共有11個國家參與該項目的建設(shè)，分別為丹麥、德國、法國、意大利、波蘭、俄羅斯、瑞典、瑞士、斯洛伐克、西班牙和匈牙利。英國目前正在申請加入該研究項目。 i z
YC0T9  
$bDaZGy  
　　漢堡的這臺設(shè)備比其競爭對手擁有更大的容量：不像其他XFEL，前者有3個獨立的波蕩器，能夠同時產(chǎn)生X射線束。但是歐洲的這臺XFEL只會在有限的時間內(nèi)占據(jù)統(tǒng)治地位：SLAC今年已開始建設(shè)一個價值10億美元的項目，以創(chuàng)造一種更亮的激光束——到本世紀20年代初，它將能夠每秒發(fā)射100萬次脈沖 。