让粒子奔驰的“高速公路”经 7 年施工完成升级，人类探索原子尺度转瞬即逝现象的能力即将改变!改装完毕的全球最强大 X 射线直线加速器 LCLS-II 本月成功发出第一束高能光，亮度较上一代 LCLS 高 1 万倍，该仪器每秒能发出 100 万个 X 射线脉冲，将以全新方式扫描量子材料细节，推动运算、通讯、医疗等各领域进展。
在当今医学领域，直线加速器因具有快速、精确、耐用、稳定等优点成为全球最常使用的放射治疗仪器，但与实验室直线加速器相比，就像小巫见大巫：美国能源部 SLAC 国家加速器实验室的 LCLS 加速器（一种粒子加速器）为世上最强大 X 射线雷射器，透过产生高能 X 射线来观察物质与物质的微妙机制。
2009 年 4 月，LCLS 加速器在室温下加速电子穿过铜结构，成功发射出 0.15 纳米波长同步辐射，做为当时全球首台 HXFEL（注），其产生之 X 射线脉冲亮度比之前任何仪器高出亿倍，每秒能产生 120 个 X 射线脉冲。
而经过 10 年努力，LCLS 于最近完成升级成为 LCLS-II，变得更加强大，每秒能产生高达 100 万个 X 射线脉冲，整体而言，LCLS-II 产生的连续 X 射线束平均亮度比 LCLS 高 10,000 倍。
由于 X 射线波长约一个原子大小，因此 X 射线雷射可穿透分子发生绕射，显示出分子内部结构图案，照亮最微小、最快速现象。
科学家表示，LCLS-II 能产生分为“硬波长”、“软波长”（分别为高能量、低能量）的 X 射线，探测药物分子到量子材料等不同物体，也能检查光合作用、凝聚态原子之间的相互作用等过程，让研究人员查看材料变化或化学过程如何展开，带来医学、量子材料、天文等各领域重大新发现。
从空中俯瞰 SLAC 的直线加速器。（Source：Flickr/SLAC National Accelerator Laboratory CC BY 2.0）
实验室计划总监 Mike Dunne、Greg Hays 解释，软 X 射线能有效观察分子内电子位置，告诉我们能量与电荷如何移动，有利于我们改善运用太阳能量的方法;硬 X 射线则能揭开材料结构内原子位置，揭开周围世界一切建构秘密，比如分析蛋白质结构、调整治疗疾病的药物等。
LCLS-II 准备在接下来几周内投入实验，世界各地研究人员已开始排队申请使用。
