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Un Laser de Rayos-X para atrapar átomos

Un Laser de Rayos-X para atrapar átomos
Un láser de rayos X concentra su potencia para estudiar los fenómenos más rápidos y más pequeños de la materia

Una pequeña lámina de diamante ha permitido multiplicar la potencia y la precisión del haz de rayos X más potente del mundo. El LCLS (Linac Coherent Light Source) se convierte así en un «bisturí» con el que investigar hasta el último detalle del mundo atómico.

Todo se debe a la aplicación de una novedosa técnica —descrita en 2010— y denominada «self-seeding» (autosiembra o autoreproducción). Ésta permite restringir la longitud de onda de un rayo láser —en la banda de rayos X— a un único color y posteriormente amplificar la señal. Las emisiones son así más limpias y más potentes, por lo que permiten obtener imágenes más nítidas de moléculas, reacciones químicas e incluso átomos. Con sus nuevas capacidades, además, LCLS es capaz de captar imágenes de átomos en movimiento.

«Más control significa que puedes ver detalles más finos», aseguró Jerry Hastings, científico del LCLS y parte del grupo que ha publicado sus nuevas capacidades en la revista Nature Photonics. Ellos han sido los pioneros en implementar el self-seeding, y gracias a sus buenos resultados hay otros laboratorios de todo el mundo que planean seguir sus pasos. El aumento de la intensidad del rayo láser que se consigue con esta tecnología permitirá explorar materiales y procesos que hasta ahora eran inalcanzables.

Mejora revolucionaria

Sin self-seeding, los rayos emitidos por el LCLS contienen varias longitudes de onda y no solo una. Para poder hacer medidas precisas había que filtrar todas las que no interesaban; un proceso en el que se perdía mucha potencia del láser. El nuevo método permite emitir pulsos de rayos X mil millones de veces más luminosos, y a una velocidad suficiente para registrar eventos de sólo trillonésimas de segundo.

La mejora es tan significativa que científicos de muchos de los laboratorios de fotónica más importantes del mundo asistieron a la instalación y puesta en marcha del nuevo sistema. «El grupo entero de observadores sonreía de oreja a oreja», dijo Paul Emma para describir qué sintieron tras conocer los primeros resultados.