为运动的分子拍摄电影的科学家有了一部新的高速摄影机。斥资12.2亿欧元的欧洲X射线自由电子激光装置（XFEL）将于9月中旬在德国汉堡附近进行第一次实验。X-RAY检查机科学家认为，作为世界上最大的X射线激光设施，该装置的成功研发，开辟了全新的研究领域，有助于突破当前的科学知识界限。
欧洲XFEL能够在几百飞秒内发射出强大的X射线——就像闪光灯一样，它们可以捕捉到神经分子的快照，而且波长小到足以在原子分辨率上生成图片。
X-RAY检查机厂家了解到这部位于汉堡的机器是全世界数台X射线激光设施中的一个，但它拥有一个独特的速射特性：每秒可发射多达27000个脉冲，且发射速度超过排名第二的X射线激光设施——价值4.2亿美元的位于美国加利福尼亚州门洛帕克SLAC国家加速器实验室的直线性连续减速器光源（LCLS）的200倍，同时其亮度比传统的同步加速器光源亮度高出10亿倍。
“它是一个与地球上其他任何东西都不同的家伙，这感觉就像进入了一个未知领域。”汉堡自由电子激光科学中心生物化学家Arwen Pearson说。
位于汉堡附近的舍内费尔德欧洲XFEL实验站项目科学家Adrian Mancuso表示，在1秒钟内，科学家应该能够收集到超过3000张高质量的X射线图像，相比之下，其他的设施则是100张左右。威斯康星大学密尔沃基分校物理学家Abbas Ourmazd说：“拥有大量的数据很重要，欧洲的XFEL将会用卡车装载这些数据。”
这台欧洲机器应该能够减轻目前美国和日本老旧的XFEL所面临的压力，这是因为科学家急切地想要捕获其样本的原子尺度图像。另一台XFEL已于今年6月在韩国浦项市向用户开放，而瑞士维尔利根的一台机器将于2018年开始试验。
在汉堡的XFEL中，一束电子在一个长达1.7公里的隧道中首先被加速。随后，磁铁将电子的路径弯曲成摆动的轨道，导致它们在曲线上发出一束高能量X射线。明亮的X射线脉冲是如此强烈，以至于它们能够破坏所撞击的样本，然而在此之前，足够多的被散射的光子已经能够揭示样品的原子结构。
在使用传统X射线源的结构测定实验中，分子必须被装入晶体中以散射足够的光子从而推断其结构。但是，来自XFEL的X射线是如此明亮，以至于研究人员可以从几纳米大小的晶体中收集衍射图案，甚至可以从非晶体的分子簇中收集这些图案。这意味着XFEL可以研究难以结晶的蛋白质。
X-RAY检查机研究人员可以通过在不同的时间点上建立上千张不同的系统快照，从而制造酶、病毒或催化剂的影像，而此前研究人员是利用把溶液中的分子喷射到X射线束上实现这一切的。
X-RAY检查机研究人员指出，X射线激光不仅可用于解开病毒和细胞原子结构之谜，而且可被用于在纳米粒子中制作三维图像、记录化学反应并观察粒子内部的反应过程，有助于新药和新材料的研发。
欧洲XFEL全长3.4公里，共有11个国家参与该项目的建设，分别为丹麦、德国、法国、意大利、波兰、俄罗斯、瑞典、瑞士、斯洛伐克、西班牙和匈牙利。英国目前正在申请加入该研究项目。
汉堡的这台设备比其竞争对手拥有更大的容量：不像其他XFEL，前者有3个独立的波荡器，能够同时产生X射线束。但是欧洲的这台XFEL只会在有限的时间内占据统治地位：SLAC今年已开始建设一个价值10亿美元的项目，以创造一种更亮的激光束——到本世纪20年代初，它将能够每秒发射100万次脉冲。
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