昨日は、真空中を飛ぶ電子の密度が空間的に変調されて「だま」をつくると電磁波を発生するという話で、電磁波が電子密度の「だま」を増強するので決まった周波数の大電力の電磁波を出せ、加速器や大型レーダーのクライストロンや電子レンジのマグネトロンがその応用だという話をしました。電磁波と電子密度変調がお互いを強めあうような相互作用をするということは、電磁波の側に共振器を作ればレーザーになるのではないか、と当然考えますね。これを自由電子レーザーと呼びます。通常の物質の電子励起では作れない波長のレーザーが作れます。日本では東京理科大の野田キャンパスに赤外用の自由電子レーザーがあります(1998年稼働）。下記が動作原理の説明としてはわかりやすいです。
https://www.rs.noda.tus.ac.jp/fel-tus/Japanese/J-About_FEL.html
さらに、SPring8に併設されているＸ線自由電子レーザーSACLAが2011年に完成し、研究に使われています。
http://xfel.riken.jp/information/index.html
Ｘ線の単色性（コヒーレンシー coherency）が非常に高いため、分子１個からの干渉模様から分子構造を決定できると考えられており、タンパク質の結晶化をしないで構造決定が可能になると期待されています。構造が解かれていない膜タンパク質などに使えるといいですね。照射ダメージが起こる前に測定が終了するという予測があります。また、化学反応を追いかけられるくらいの短いパルス(ピコ秒）にすることもできます。
世界の自由電子レーザーの表は下記です。日本はこの分野は力を入れていて、世界をリードしていると思います。
http://sbfel3.ucsb.edu/www/vl_fel.html
問題は、非常に高いエネルギーまで加速した電子はどこに行くのか、という点です。現在はなにかにぶつけて無駄にしていると思います。原発1基よりは消費電力は小さいですが、かなりのエネルギーを使っていますので有効利用したいところです。
英語はネタに困ったらDeepLですが、「相互に強め合う」をexclusiveと誤訳したので直してあります。また、文を１つとばしました。訳しにくいところを適当に流す癖があるようなので、注意して使ってください。
“Yesterday, we talked about how the density of electrons flying in a vacuum is spatially modulated to create a “trickle” that generates electromagnetic waves, and how electromagnetic waves enhance the “trickle” of electron density to produce high power electromagnetic waves of a fixed frequency. Their applications are klystrons used in particle accellerators and large radars, and magnetrons used in microwave ovens. If electromagnetic waves and electron density modulation interact with each other in such a way that they enhance each other, it is natural to think that a laser can be created by building a resonator on the electromagnetic wave side. This is called a free electron laser. A laser with a wavelength that cannot be produced by electronic excitation of ordinary materials can be created. In Japan, there is a free electron laser for infrared applications at the Noda Campus of the Tokyo University of Science (in operation since 1998). The following is an easy-to-understand explanation of the principle of operation.”
trickle は「ぽたぽたしたたり落ちる」「しずく」で、うまい訳ですね。富裕層をまず減税して経済を活性化させる（？）経済政策 “trickle down”（トリクルダウン）という言い回しを見ますね。
exclusive 排他的な コンピュータ用語で XOR “exclusive OR gate” 排他的論理和
占有の、独占の という意味もあり a story exclusive to this magazine 本誌特ダネ記事 exclusive news 独占ニュース
(the) principle of operation 動作原理 ←これは定番の言い方なので覚えてください。