Tecnología. Así es el ‘nanomundo’
El XFEL europeo genera destellos de rayos ultracortos 27.000 veces por segundo y . con un brillo mil millones mayor que los X. E l acelerador de partículas europeo Xfel, ya en activo, permitirá mapear detalles atómicos de virus y células, obtener imágenes tridimensionales del cosmos más diminuto, filmar reacciones químicas o estudiar los procesos similares a los que ocurren en el interior de los planetas. Una visión del nanomundo como nunca se había conseguido.
Mide 3,4 kilómetros de longitud y es el acelerador lineal superconductor más largo del mundo. Además genera destellos de rayos X extremadamente intensos y ultracortos, en túneles subterráneos situados entre 6 y 38 metros de profundidad, y sus características y posibilidades lo hacen único, según el consorcio internacional de 17 institutos científicos que lo impulsa.
El acelerador XFEL, que comprende tres centros de investigación desde los cuales se accede a sus túneles desde el centro DESY-Bahrenfeld, en Schenefeld, cerca de Hamburgo, Alemania, ha comenzado a operar, ofreciendo oportunidades de investigación inéditas para la ciencia y la industria. También genera destellos de rayos X ultracortos, 27.000 veces por segundo y con un brillo mil millones de veces superior al de las mejores fuentes de radiación de rayos X convencionales, abriendo espacios de investigación que antes eran inaccesibles, según este consorcio internacional (https://www.xfel.eu) .
Utilizando los flashes de rayos X del Xfel, los científicos podrán cartografiar los detalles atómicos de los virus, descifrar la composición molecular de las células o tomar imágenes tridimensionales del nanomundo o «mundo de lo más pequeño». En el campus de investigación de Schenefeld, equipos de todo el mundo también podrán el sistema para filmar las reacciones químicas y estudiar procesos como los que ocurren en las profundidades de los planetas.
El Xfel europeo genera los flashes de rayos X, con propiedades similares a las de la luz láser, acelerando haces de electrones hasta que alcanzan altas energías y que luego son dirigidos a través de una serie de imanes especiales, llamados onduladores, que generan campos electromagnéticos intensos. Los científicos pueden energizar electrones al acelerarlos, haciendo que se muevan en una dirección a una velocidad que se aproxime, pero que nunca llega a alcanzar la velocidad de la luz. Durante este proceso, las partículas emiten una radiación que se amplifica cada vez más hasta que finalmente se crea un destello de rayos X extremadamente corto e intenso, informa XFEL.
SECRETOS ÍNTIMOS
Son estos flashes de rayos X, una luz de gran precisión y que se puede concentrar, filtrar y reflejar, la que permitirá estudiar con detalle la estructura de la materia, según la Universidad Politécnica de Madrid, UPM (http://www.upm.es), que participa en el consorcio internacional del Xfel.
Investigadores del Centro de Electrónica Industrial de la UPM han desarrollado las 240 fuentes de alimentación que dan energía y permiten controlar de manera precisa los imanes superconductores del Xfel, que producen el campo magnético que guía a los electrones acelerados, explican desde esta universidad. Esta instalación científica generó en mayo de 2017 su primer pulso láser de rayos X o first light (primera luz) y dos meses después entró en fase operativa, cumpliendo los últimos hitos previos a su apertura oficial en septiembre de ese mismo año.
EL LÁSER MÁS AVANZADO
En julio, los científicos del Xfel consiguieron acelerar por primera vez los electrones a una energía más alta que la conseguida mediante cualquier otro sistema de su mismo tipo hasta el momento, 17,5 gigaelectronvoltios GeV. «Alcanzar la energía especificada es un hito importante para la fuente de luz láser de rayos X más avanzada del mundo», dice el director ejecutivo del XFEL, el profesor Robert Feidenhans’l.
«Los experimentos científicos en las dos primeras estaciones experimentales (instalaciones con instrumentos especializados) comenzaron en septiembre de 2017, mientras que otras cuatro estaciones experimentales tendrán sus primeros usuarios a finales de 2018 y comienzos de 2019», informa a Efe el doctor Bernd Ebeling, jefe de prensa y relaciones públicas de Xfel.
Ebeling explica que no se pueden dar detalles de los primeros experimentos realizados, hasta que sus resultados sean publicados en revistas científicas, lo cual se espera que suceda en otoño de 2018.
El Xfel cuenta, entre sus asociados actuales y probables, con doce países accionistas: Dinamarca, Francia, Alemania, Hungría, Italia, Polonia, Rusia, Eslovaquia, España, Suecia, Suiza y Reino Unido, informa esta institución científica europea. Las investigaciones que se desarrollarán en este acelerador generarán una multitud de ideas que pueden conducir a la fabricación de nuevos productos y a mejorar los actuales. Se van a lograr conocimientos en casi todas las disciplinas técnicas y científicas que se aplicarán en nuestra vida diaria, como medicina, farmacia, química, ciencia de los materiales, nanotecnología, energía ingeniería o electrónica.
Esta máquina permitirá descifrar la estructura de muchas más biomoléculas y componentes celulares de lo que es posible ahora, y gracias a ella se estudiarán procesos bioquímicos para desarrollar nuevos medicamentos y terapias, así como comprender mejor la catálisis, un proceso químico con un papel importante en la naturaleza y en la fabricación de la mayoría de las sustancias químicas industriales. También ayudará a investigar y conocer mejor muchas otras facetas del nanocosmos, que permitirán desarrollar procesos y materiales para aprovechar la energía solar, materiales completamente nuevos con características revolucionarias, componentes con propiedades electrónicas, magnéticas y ópticas muy específicas.