El Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, gestionado por la Universidad de Stanford para la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE.UU. (DOE), ha lanzado el LCLS-II, el láser de rayos X más potente del mundo. Esta actualización de la “Fuente de Luz Coherente Linac” (LCLS) es un hecho histórico en la investigación científica, ofreciendo capacidades inéditas en la exploración de fenómenos a escala atómica y ultrarrápida.
Un avance para los aceleradores superconductores
El LCLS-II genera hasta un millón de pulsos de rayos X por segundo, lo que supone 8.000 veces más que su predecesor, el LCLS original, y es 10.000 veces más brillante en promedio. Este láser de electrones libres de rayos X (XFEL) permitirá a los científicos observar procesos naturales que ocurren en escalas de tiempo extremadamente cortas, como las reacciones químicas, la dinámica de los materiales cuánticos y las funciones biológicas.
“Este logro marca la culminación de más de una década de trabajo”, afirmó Greg Hays, director del proyecto LCLS-II. Demuestra que todos los diferentes elementos de LCLS-II están trabajando en armonía para producir luz láser de rayos X en un modo de operación completamente nuevo”
Greg Hays, director del proyecto LCLS-II.
La actualización del LCLS-II abre una nueva era de descubrimientos científicos. Por ejemplo, los investigadores podrán observar el comportamiento de los elementos cuánticos en sus escalas de tiempo naturales, lo que podría ser esencial para desarrollar dispositivos de computación cuántica y tecnologías de energía más eficientes. En el sector de la biología, el láser permitirá estudiar con gran precisión cómo las moléculas realizan funciones vitales, facilitando el diseño de nuevos medicamentos.
La tecnología del láser de rayos X más potente del mundo
El láser LCLS-II está equipado con un acelerador superconductor que trabaja a temperaturas de -456 grados Fahrenheit, lo que lo convierte en uno de los sistemas más fríos del universo, incluso más que el espacio exterior.
Este acelerador logra minimizar casi por completo la pérdida de energía, y este desarrollado en colaboración con laboratorios como Fermilab y el Centro Nacional de Aceleradores Thomas Jefferson, y es la pieza clave detrás del aumento en la frecuencia y brillo de los pulsos de rayos X.
El acelerador superconductor funciona en paralelo con el acelerador de cobre del LCLS original, lo que permite a los investigadores abarcar un rango más amplio de energías. Esto se traduce en la capacidad de estudiar con más detalle los procesos rápidos y las muestras delicadas, lo que amplía el número de experimentos que se podrán realizar.
Las importantes colaboraciones globales
El éxito del LCLS-II es el resultado de una colaboración global que involucró a miles de científicos, ingenieros y técnicos de todo el DOE, así como a socios internacionales. En su totalidad, cinco laboratorios nacionales de Estados Unidos, junto con instituciones como la Universidad de Cornell, contribuyeron al desarrollo de componentes esenciales.
Entre estos destacan los onduladores principales. Estos dispositivos que permiten generar los rayos X a partir del haz de electrones, y que fueron desarrollados con el apoyo de los laboratorios Lawrence Berkeley y Argonne.
El director de la Oficina de Ciencias del DOE, Asmeret Asefaw Berhe, afirmó que el LCLS-II fortalecerá el liderazgo científico de EE.UU. y tendrá un impacto directo en áreas prioritarias como la energía limpia, la seguridad nacional y la ciencia de la información cuántica.
Un futuro prometedor en la ciencia de los rayos X
Desde que el LCLS original comenzó a operar en 2009, la ciencia de rayos X ha sido esencial en numerosos estudios que han permitido entender cómo las plantas y las algas convierten la luz solar en oxígeno. Con la capacidad del LCLS-II de generar pulsos de rayos X mucho más rápidos y brillantes, los científicos podrán obtener “películas moleculares” de procesos en tiempo real, desde el movimiento de electrones en una reacción química hasta la fotosíntesis.
Además, el láser LCLS-II permitirá a los investigadores observar fenómenos extremos como la evolución de los planetas y procesos biológicos que antes eran imposibles de capturar debido a la velocidad con la que ocurren y se manifiestan en el entorno.
El director interino del SLAC, Stephen Streiffer, mencionó que este láser transformará el estudio de los fenómenos más pequeños y rápidos del universo. “Nos permite explorar nuevos horizontes en disciplinas como la biología, la ciencia de materiales y la física cuántica”, afirmó. En los próximos meses, investigadores de todo el mundo comenzarán a utilizar las capacidades del LCLS-II en una serie de experimentos que transformarán diversas áreas de la ciencia.
El LCLS-II es parte de un legado de más de 60 años de SLAC en la creación y operación de potentes herramientas científicas. A lo largo de su historia, SLAC ha jugado un papel crucial en el descubrimiento de partículas fundamentales, el estudio de estructuras moleculares y la innovación en tecnologías de aceleración.
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Fuente y foto: SLAC
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