為運(yùn)動(dòng)的分子拍攝電影的科學(xué)家有了一部新的高速攝影機(jī)。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(guó)漢堡附近進(jìn)行第一次實(shí)驗(yàn)�？茖W(xué)家認(rèn)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(kāi)辟了全新的研究領(lǐng)域，有助于突破當(dāng)前的科學(xué)知識(shí)界限。 ap|7./yg  
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　　歐洲XFEL能夠在幾百飛秒內(nèi)發(fā)射出強(qiáng)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(zhǎng)小到足以在原子分辨率上生成圖片。 >y&Db  
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　　這部位于漢堡的機(jī)器是全世界數(shù)臺(tái)X射線激光設(shè)施中的一個(gè)，但它擁有一個(gè)獨(dú)特的速射特性：每秒可發(fā)射多達(dá)27000個(gè)脈沖，且發(fā)射速度超過(guò)排名第二的X射線激光設(shè)施——價(jià)值4.2億美元的位于美國(guó)加利福尼亞州門(mén)洛帕克SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的直線性連續(xù)減速器光源（LCLS）的200倍，同時(shí)其亮度比傳統(tǒng)的同步加速器光源亮度高出10億倍。 @0}Q"15,I  
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　　“它是一個(gè)與地球上其他任何東西都不同的家伙，這感覺(jué)就像進(jìn)入了一個(gè)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(shuō)。 JkT, i_  
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　　位于漢堡附近的舍內(nèi)費(fèi)爾德歐洲XFEL實(shí)驗(yàn)站項(xiàng)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(guò)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(shuō)：“擁有大量的數(shù)據(jù)很重要，歐洲的XFEL將會(huì)用卡車(chē)裝載這些數(shù)據(jù)�！� Z"spua5  
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　　這臺(tái)歐洲機(jī)器應(yīng)該能夠減輕目前美國(guó)和日本老舊的XFEL所面臨的壓力，這是因?yàn)榭茖W(xué)家急切地想要捕獲其樣本的原子尺度圖像。另一臺(tái)XFEL已于今年6月在韓國(guó)浦項(xiàng)市向用戶(hù)開(kāi)放，而瑞士維爾利根的一臺(tái)機(jī)器將于2018年開(kāi)始試驗(yàn)。 +E.}k!y  
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　　在漢堡的XFEL中，一束電子在一個(gè)長(zhǎng)達(dá)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(dòng)的軌道，導(dǎo)致它們?cè)?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=曲線',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_8">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(qiáng)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)。 76e%&ZG)Q  
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　　在使用傳統(tǒng)X射線源的結(jié)構(gòu)測(cè)定實(shí)驗(yàn)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(lái)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)。 [UO?L2$&  
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　　研究人員可以通過(guò)在不同的時(shí)間點(diǎn)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(shí)現(xiàn)這一切的。 Y=RdxCCx4  
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　　研究人員指出，X射線激光不僅可用于解開(kāi)病毒和細(xì)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(guò)程，有助于新藥和新材料的研發(fā)。 qs\O(K
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　　歐洲XFEL全長(zhǎng)3.4公里，共有11個(gè)國(guó)家參與該項(xiàng)目的建設(shè)，分別為丹麥、德國(guó)、法國(guó)、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(guó)目前正在申請(qǐng)加入該研究項(xiàng)目。 02g!mJW>}y  
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　　漢堡的這臺(tái)設(shè)備比其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手擁有更大的容量：不像其他XFEL，前者有3個(gè)獨(dú)立的波蕩器，能夠同時(shí)產(chǎn)生X射線束。但是歐洲的這臺(tái)XFEL只會(huì)在有限的時(shí)間內(nèi)占據(jù)統(tǒng)治地位：SLAC今年已開(kāi)始建設(shè)一個(gè)價(jià)值10億美元的項(xiàng)目，以創(chuàng)造一種更亮的激光束——到本世紀(jì)20年代初，它將能夠每秒發(fā)射100萬(wàn)次脈沖 。