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| El recién modernizado láser de electrones libres de rayos X (XFEL) Linac Coherent Light Source (LCLS) del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía ha producido con éxito sus primeros rayos X. La actualización, denominada LCLS-II, crea capacidades sin precedentes que marcarán el comienzo de una nueva era en la investigación con rayos X. Crédito: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory |
Imagínese poder ver átomos y moléculas en movimiento, captar los instantes
fugaces de las reacciones químicas, explorar los secretos de la vida y la
materia a las escalas más pequeñas. Esta es la promesa de la Fuente de Luz
Coherente Linac (LCLS), el primer láser de electrones libres de rayos X duros
del mundo, operado por el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC en
California.
Desde su puesta en marcha en 2009, el
LCLS ha
sido una herramienta revolucionaria para la ciencia, ya que produce pulsos
ultrarrápidos y ultrabrillantes de luz de rayos X que pueden revelar la
estructura y la dinámica de la materia con un detalle sin precedentes.
Científicos de todo el mundo han utilizado el LCLS
para estudiar fenómenos como la fotosíntesis, el magnetismo, la catálisis
y el plegamiento de proteínas, con aplicaciones en energía, medicina,
materiales y mucho más.
Pero el LCLS no se duerme en los laureles. Se está sometiendo a una importante
actualización, denominada LCLS-II, que aumentará sus capacidades en órdenes de
magnitud. Financiado por el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE),
LCLS-II estará a la vanguardia de la ciencia de rayos X durante la próxima
década y más allá.
¿Qué hace tan especial al LCLS-II? He aquí algunas de sus principales características y ventajas:
- Más brillante: El LCLS-II producirá pulsos de rayos X hasta 10.000 veces más brillantes que el LCLS actual, lo que permitirá obtener imágenes más nítidas e información más detallada.
- Más rápido: El LCLS-II aumentará la velocidad de repetición de los pulsos de rayos X de 120 por segundo a hasta 1 millón por segundo, lo que permitirá realizar más experimentos en menos tiempo y con mayor eficiencia.
- Más pequeño: LCLS-II generará pulsos de rayos X tan cortos como unos pocos femtosegundos (cuatrillonésimas de segundo), lo que permitirá captar los procesos más rápidos de la naturaleza.
- Sintonizable: LCLS-II ofrecerá una gama más amplia de energías y longitudes de onda de rayos X, desde rayos X blandos a duros, lo que dará a los científicos más flexibilidad y control sobre sus experimentos.
¿Cómo consigue LCLS-II estas notables mejoras?
El secreto reside en su nuevo
acelerador superconductor, que ocupará un tercio del túnel del acelerador
lineal original de SLAC, de 3,2 kilómetros de longitud. El acelerador
superconductor utilizará cavidades de niobio enfriadas hasta casi el cero
absoluto para acelerar electrones hasta casi la velocidad de la luz. A
continuación, estos electrones volarán a través de una serie de imanes,
denominados onduladores, que los obligarán a zigzaguear y emitir rayos X. El
resultado será un haz casi continuo de luz láser de rayos X que podrá
dividirse en dos haces separados para diferentes experimentos.
LCLS-II es un proyecto de colaboración en el que participan SLAC y otros
laboratorios nacionales, universidades y socios industriales. La construcción
de LCLS-II comenzó en 2016 y se espera que finalice en 2023. La primera luz
del nuevo láser de rayos X se alcanzó el 18 de septiembre de 2023, marcando
un hito importante para el proyecto.
El LCLS-II está preparado para transformar la ciencia de los rayos X y abrir
nuevos horizontes para el descubrimiento. Abordará algunos de los grandes
retos identificados por la Oficina de Ciencias Energéticas Básicas del DOE,
como la comprensión y el control de la materia a nivel electrónico, atómico y
molecular; el diseño de nuevos materiales con propiedades novedosas; el
aprovechamiento de la energía solar para la producción de combustibles
limpios; y el desentrañamiento de los misterios de la maquinaria molecular de
la vida⁴.
El LCLS-II no es sólo una máquina de descubrimientos de categoría mundial,
sino también una poderosa herramienta educativa. Formará a la próxima
generación de científicos e ingenieros en tecnologías y técnicas de
vanguardia. También inspirará la curiosidad y la creatividad de los
estudiantes y el público en general a través de programas y actos de
divulgación.
El LCLS-II es un testimonio del ingenio humano y la colaboración. Es un
brillante ejemplo de cómo la ciencia puede hacer avanzar nuestros
conocimientos y mejorar nuestras vidas.