Estudiar los fenómenos más rápidos y pequeños

La investigación científica acaba de ganar un nuevo aliado. Y uno de calado, además, tanto por su valor simbólico como el enorme abanico de posibilidades que abre. Tras años de trabajo para actualizar su instalación original y una inversión de calado, el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC acaba de estrenar el láser de rayos X más potente del mundo, una valiosa herramienta que aspira a ayudarnos a comprender mejor los fenómenos particularmente pequeños y rápidos.

Su nombre es Linac Coherent Light Source (LCLS) II y ya lleva a algunos expertos y autoridades a soñar con grandes hallazgos en diferentes disciplinas.

¿Qué ha pasado? Que los investigadores centrados en la salud humana, la ciencia de materiales cuánticos o las energías limpias acaban de ganar un aliado para desarrollar su trabajo: el LCLS-II, bautizado por el Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC —organismo ligado al Departamento de Energía de EEUU— como «el láser de rayos X más potente». Hace unos días sus responsables revelaron que ya lo han encendido y logrado su «primera luz», un hito que se alcanza tras más de una década de trabajo y una inversión de cerca de 1.100 millones de dólares.

Y… ¿Cómo es el láser? Fascinante. Y prometedor. El LCLS-II es capaz de producir hasta un millón de pulsos de rayos X por segundo, una potencia con la que espera incrementar la capacidad de los científicos para explorar fenómenos ultrarrápidos a escala atómica. Sus capacidades superan de forma considerable al LCLS, la primera instalación de láser de electrones libres de rayos X (XFEL) duros del mundo, que produjo su primera luz en 2009 y inició operaciones en 2010.

Según precisa la propia SLAC, esta «actualización», que se planteó por primera vez en 2010 y denomina LCLS-II, produce 8.000 veces más destellos que el LCLS y un haz de rayos X casi continuo que, en promedio, será 10.000 veces más brillante.

¿Por qué es importante? Por las enormes posibilidades que abre. «La actualización crea capacidades incomparables que marcarán el inicio de una nueva era en la investigación con rayos X», anotan desde SLAC. Gracias a su herramienta, los científicos podrán analizar los detalles de los materiales cuánticos con “una resolución sin precedentes” para avanzar hacia nuevas formas de informática y comunicaciones o trabajar para lograr industrias y energías sostenibles.

Y eso entre un amplio y diverso abanico de opciones. «Los científicos podrán estudiar cómo las moléculas biológicas llevan a cabo las funciones de la vida para desarrollar nuevos tipos de productos farmacéuticos y estudiar el mundo en las escalas de tiempo más rápidas para abrir campos de investigación nuevos», resalta el organismo, con sede en Menlo Park: «Transforma la capacidad de los científicos para explorar fenómenos ultrarrápidos a escala atómica que resultan clave».

¿Qué tienen de especial estos láseres? Los XFEL, siglas de X-ray free-electron laser, producen pulsos de rayos X «ultrabrillantes y ultracortos» que ayudan a los científicos a captar el comportamiento de las moléculas, átomos y electrones en detalle y «las escalas de tiempo naturales en las que se producen los cambios en la química, biología y materiales». Gracias a ellos hemos podido crear la primera «película molecular» para estudiar procesos químicos complejos o examinar en tiempo eral cómo las algas absorben luz para producir oxígeno.

Una de las claves de las capacidades mejoradas del LCLS-II es su acelerador superconductor, compuesto de 37 módulos criogénicos que se enfrían a -456 grados Fahrenheit, por debajo del espacio exterior, lo que le permite impulsar electrones sin apenas pérdida de energía. No es su único componente. Además de un nuevo acelerador, LCLS-II requirió un una nueva fuente de electrones, un par de potentes crioplantas para producir refrigerante y dos nuevos onduladores.

Imágenes: Olivier Bonin/Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC y Jacqueline Ramseyer Orrell/Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC

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