Permite explorar fenómenos ultrarrápidos a escala atómica que son clave para una amplia gama de aplicaciones, desde materiales cuánticos hasta tecnologías de energía limpia y medicina
Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC
Científicos de la Universidad de Stanford dispararon exitosamente los primeros rayos del láser de electrones libres de rayos X (XFEL, por sus siglas en inglés) de su fuente de luz coherente actualizada (LCLS-II). La fuente es capaz de emitir hasta un millón de destellos por segundo, 8.000 veces más que su predecesor y producir un haz de rayos X casi continuo. En promedio, será 10.000 veces más brillante que su antecesor, lo que constituye un récord mundial para las fuentes de luz de rayos X más potentes de la actualidad.
El comienzo de una nueva era de la ciencia
El LCLS-II marca el comienzo de una nueva era de la ciencia, pues permite explorar fenómenos ultrarrápidos a escala atómica que son clave para una amplia gama de aplicaciones. Con estos pulsos se podría captar el comportamiento de moléculas, átomos y electrones con un detalle sin precedentes en las escalas de tiempo de attosegundos (la escala a la que se mueven los electrones). Estas son las escalas naturales en las que se producen los cambios en la química, la biología y los materiales.
“Este logro marca la culminación de más de una década de trabajo”, señaló el director del proyecto LCLS-II, Greg Hays. “Esto demuestra que todos los diferentes elementos del LCLS-II están trabajando en armonía para producir luz láser de rayos X en un modo de operación completamente nuevo”, agregó.
“La luz del LCLS-II […] iluminará los fenómenos más pequeños y más rápidos del universo y conducirá a grandes descubrimientos en disciplinas que van desde la salud humana hasta la ciencia de materiales cuánticos”, comentó la secretaria de Energía de Estados Unidos, Jennifer M. Granholm.
Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC
El corazón de la tecnología
Un elemento central del LCLS-II es su revolucionario acelerador superconductor de 37 módulos criogénicos que se enfrían con gas helio a -271,1 °C. A esta temperatura (más fría que el espacio exterior) se puede impulsar electrones a altas energías con una pérdida de energía casi nula. “En el corazón del proyecto LCLS-II se encuentra su acelerador superconductor pionero”, subrayó la directora del Fermilab, Lia Merminga.
Los electrones acelerados por el acelerador lineal corren un desafío de 32 poderosos onduladores. Cada ondulador contiene 224 imanes cuyos polos alternos obligan a los electrones a zigzaguear violentamente e irradiar rayos X. Cuando abandonan los onduladores, los pulsos del láser de rayos X son 1.000 millones de veces más brillantes que los rayos de las fuentes tradicionales de rayos X de sincrotrón.
Haciendo posible una ciencia de otro nivel
Los procesos de la vida ocurren a escalas y velocidades que a menudo han eludido un estudio detallado. La capacidad del LCLS-II para crear “películas moleculares” puede iluminar estos fenómenos, revolucionando nuestra comprensión de la vida en su nivel más básico.
Desde la intrincada danza de las proteínas hasta la maquinaria de la fotosíntesis, el LCLS-II arrojará luz sobre los sistemas biológicos con un detalle nunca antes visto. “Los experimentos en cada una de estas áreas comenzarán en las próximas semanas y meses, atrayendo a miles de investigadores de todo el país y de todo el mundo”, puntualizó el director del LCLS-II, Mike Dunne.