理研、XFELで複数の光の束を出すことに成功

XFEL（エックスフェル）とは、「X線自由電子レーザー」のことで、とても明るいX線の光を出すことができる特別な装置です。理化学研究所と高輝度光科学研究センターが共同でつくった「SACLA（サクラ）」という施設は、このXFELを出すことができる日本で初めての場所です。

SACLAから出るXFELの光は、太陽の100億倍も明るい「SPring-8」という光の、さらに10億倍も明るいと言われています。この非常に明るいX線を使うと、目に見えない小さな物質が、どんなに速く動いたり変化したりしているかを、原子レベルで詳しく調べることができます。

この技術は、がんやエイズなどの難しい病気の新しい薬を開発したり、新しいエネルギーのしくみを研究したりするなど、私たちの生活を豊かにするさまざまな分野で役立つと期待されています。

これまでのXFEL施設SACLAでは、X線の光を出すとき、電子の束（これを「バンチ」と呼びます）を一度に一つだけ加速して、一つのXFEL光を出していました。しかし、今回の研究では、一度に複数の電子の束を加速して、複数のXFEL光を出すことに初めて成功しました。

この成功には、「ビームチョッパー装置」という新しい装置の開発が大きく関わっています。この装置は、電子銃から出てくる電子ビームを、好きな形や長さに切り分けることができるものです。この装置を使うことで、複数の電子の束を正確に作り出し、加速することが可能になりました。

具体的には、10億分の1秒という短い時間幅の電子の束を二つ作り、8.4ナノ秒（10億分の8.4秒）の間隔で加速させました。そして、それぞれの束からXFEL光を出すことに成功し、合計で1ミリジュール（mJ）のエネルギーを持つXFEL光を発生させることができました。

今回の成功によって、一度に複数のXFEL光を物質に当てて調べる実験や、たくさんのX線光子が必要な実験ができるようになると期待されています。これは、これまでできなかった新しい種類の研究を進めることにつながります。

また、電子ビームの束をとても速く複数の実験場所に振り分けることで、それぞれの実験場所でXFEL光を使う回数を増やすこともできるようになります。これにより、研究の効率が上がり、より多くのデータを短時間で集められるようになるでしょう。

この新しい技術は、病気の薬の開発や、新しい材料の研究など、さまざまな科学の分野に役立つと期待されています。さらに、光学レーザーの技術など、他の分野にも応用できる可能性も秘めています。