L'installation LCLS comprend un accélérateur linéaire de 2 kilomètres de long qui génère des faisceaux d'électrons à haute énergie. Ces électrons sont ensuite dirigés vers une série d’aimants onduleurs, qui les amènent à émettre des rayons X de manière cohérente et synchronisée. Les impulsions laser à rayons X qui en résultent sont incroyablement brèves et ne durent que quelques femtosecondes (une femtoseconde équivaut à un millionième de milliardième de seconde).
L’une des caractéristiques uniques du LCLS est sa capacité à produire des impulsions laser à rayons X avec une cohérence spatiale extrêmement élevée. Cela signifie que les ondes lumineuses du faisceau laser sont synchronisées avec précision, permettant aux scientifiques d’obtenir des images détaillées des atomes et des molécules. Ce niveau de cohérence est essentiel pour de nombreuses expériences scientifiques, comme par exemple déterminer la structure des protéines ou étudier la dynamique des réactions chimiques en temps réel.
LCLS a été utilisé pour réaliser des découvertes révolutionnaires dans divers domaines scientifiques. Par exemple, cela a permis aux chercheurs d’observer la structure atomique des virus et des protéines avec des détails sans précédent, de suivre le mouvement des atomes lors de réactions chimiques et de comprendre le comportement des matériaux dans des conditions extrêmes.
Outre ses applications scientifiques, le LCLS a également été utilisé à des fins artistiques. En 2016, un groupe de scientifiques du SLAC et de l’Université de Californie à Berkeley ont créé un portrait à l’échelle nanométrique de Mona Lisa à l’aide d’impulsions laser à rayons X générées par LCLS. Le portrait, qui est la plus petite représentation de la célèbre œuvre d’art jamais créée, ne mesure que 3 micromètres (un micromètre équivaut à un millionième de mètre).
