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1 de Junio de 2012
Física

Rayos X para escudriñar el nanocosmos

El proyecto europeo XFEL, actualmente en construcción en Hamburgo, será uno de los mayores láseres de electrones libres del mundo. Sus haces de rayos X permitirán estudiar la estructura de complejos moleculares y la cinética de las reacciones químicas.

DESY

En síntesis

Los aceleradores de partículas se emplean cada vez más a menudo como fuentes de luz. La radiación emitida por partículas aceleradas a velocidades relativistas resulta especialmente útil para estudiar las propiedades de la materia a escala molecular.

Los láseres de electrones libres son un tipo particular de aceleradores que permiten generar haces coherentes de rayos X muy intensos y en pulsos muy cortos. Estas propiedades permiten lograr una resolución espacial y temporal sin precedentes.

Actualmente se está construyendo en Hamburgo el Láser de Electrones Libres de Rayos X Europeo o XFEL. La instalación permitirá llevar a cabo experimentos antes irrealizables en disciplinas tan variadas como la química, la nanotecnología o la medicina.

En cierto modo, el experimento recuerda al héroe de dibujos animados Lucky Luke, que desenfundaba el revólver más rápido que su sombra. Un equipo de investigadores dirigido por Henry Chapman, del Centro Científico de Láseres de Electrones Libres (CFEL), en Hamburgo, bombardea una diminuta muestra de nanocristales. Su arma: la Fuente de Luz Coherente del Acelerador Lineal de Stanford (LCLS); hoy por hoy, el láser de rayos X más potente del mundo. En un picosegundo (10-12 segundos), las moléculas del complejo proteico del fotosistemaI se descomponen bajo los intensos campos electromagnéticos del láser. Su luminosidad supera más de mil millones de veces la de las fuentes de radiación al uso y puede calentar las moléculas a temperaturas diez veces más elevadas que las que reinan en la superficie del Sol.

El equipo de Chapman ha dispuesto instrumentos de detección muy sensibles en torno a la muestra: su tarea consiste en registrar cada uno de los fotones dispersados por las moléculas. Para reemplazar a los nanocristales vaporizados por los fotones, unas 2000 veces por minuto cae sobre el haz láser otro de estos objetos, cuyo tamaño apenas alcanza unos cientos de nanómetros. La velocidad de transmisión de datos supera a la de los experimentos de física de partículas que lleva a cabo en Ginebra el Gran Colisionador de Hadrones.

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