Ya está operando el láser de rayos X más potente de la historia

Once países participaron en la financiación del XFEL, cuya planeación empezó hace 20 años y cuya construcción se tardó nueve años. European XFEL

La máquina se llama Laser de rayos X Europeo de Electrones Libres (XFEL, por sus iniciales en inglés) y es el rayo láser más potente que la humanidad haya creado. Bajo la tierra de la cuidad alemana de Hamburgo, en un complejo de túneles que recorre una extensión de 3.4 kilómetros, el XFEL funcionará como una cámara para tomarle fotografías a las partículas subatómicas y a las reacciones químicas.

El complejo de rayos X servirá para descifrar la composición de virus y células, tomar imágenes tridimensionales del nanouniverso, filmar reacciones químicas y, además, estudiar procesos que ocurren en lo más profundo de los planetas, señalaron los investigadores del Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY, por sus siglas en alemán), el lugar donde se ubica el rayo. 

El profesor Łukasz Szumowski, ministro de Ciencia y Educación de Polonia, dijo en la inauguración que “este rayo es apenas un primer paso. Lo que importa es que contribuirá no solamente a las ciencias básicas sino que tendrá aplicaciones prácticas, como por ejemplo en las ciencias de nuevos materiales, la biología e inclusive, la medicina”.

De hecho, el primer grupo de científicos que podrá usar este megaproyecto será el equipo del inglés Allen Orville, según reportó el diario The Guardian. Orville estaría concentrado en entender los mecanismos moleculares que permiten a las encimas crear antibióticos como la penicilina.

Si bien los científicos tienen idea de cómo se ven los cristales de antibióticos antes y después de su creación, todavía no está claro el proceso, el paso a paso, de cómo sucede esto. Orville señaló que entender este punto es clave para seguir avanzando en la creación de nuevos antibióticos.  

Otras aplicaciones podrían ser el desarrollo de nuevas materiales y sustancias, la optimización del almacenamiento en computadores o la investigación de los estados extremos de la materia en condiciones como las presentes en los exoplanetas. Para ello, el XFEL tiene además un rayo laser óptico que corre paralelo al de rayos X, que, según un comunicado de XFEL, será usado para ejercer presiones extraordinarias en los materiales, y así lograr una reproducción de lo que sucede en el centro de la tierra (cuya composición exacta todavía es incierta) o en el centro del Sol.

La máquina, informaron sus creadores, dispara 27.000 pulsos cada segundo, lo que permite obtener una luminosidad mil veces más alta de la que permiten obtener otras fuentes de rayos X similares, desarrolladas en Japón y Estados Unidos. 

Esta velocidad al tomar fotografías permitiría crear “películas moleculares” de lo que ocurre en una reacción química y biológica. El XFEL, en otras palabras, es como el cine: una cámara que permite tomar tantas fotos cada segunda que, al poner una después de la otra, se “crean” imágenes en movimiento.

No obstante, esta potencia es tan enorme que es capaz de borrar aquello a lo que “le toma la foto”: imagine lo que pasaría con un objeto del tamaño de una uña si sobre él cayeran, al mismo tiempo, todos los rayos del sol. La potencia del XFEL es eso, pero multiplicado por cien.

¿Cómo funciona?

Para que funcione sin interrupciones, la temperatura del túnel está dos grados centígrados sobre el cero absoluto. Los electrones son disparados en medio de una serie de imanes que los envían en un camino curveado, donde tiemblan y emiten rayos X, que que se unen en un rayo láser intenso. 

Este rayo, cuya longitud de onda de los rayos X es de 0.5 nanómetros, golpea su objetivo y “el resultado la radiación dispersada, recogida por detectores, revela la estructura interna de la muestra –justo antes de ser destruida”, explicó The Guardian.