Crean en laboratorio "agujero negro molecular"

^{Un átomo de yodo es convertido en un hoyo negro molecular gracias a poderosos rayos X.}

Un equipo de científicos de la Kansas State University han logrado desarrollar en laboratorio lo que han bautizado como un “agujero negro molecular”. El trabajo titulado “La respuesta de femtosegundos [la mil billonésima parte de un segundo] de moléculas poliatómicas a rayos X ultra intensos” da cuenta de ello y es publicado en la nueva edición de la revista Nature.

El experimento fue posible gracias al empleo de la máquina de rayos x más poderosa hasta hoy conocida (con una intensidad de 100 kilillones de kilovatios por centímetro cuadrado, mientras que una máquina de radiografías regular alcanza los 80 kilovatios). Esta es capaz de emitir rayos X capaces de absorber los electrones de átomos pesados, tal como haría un agujero negro en el espacio con la materia que lo rodea (que se acerca a su horizonte de eventos, mejor dicho).

Para ello, Artem Rudenko y Daniel Rolles, físicos de Kansas y autores del estudio, usaron con éxito pulsos cortos de rayos X ultra intensos de alta energía para producir un cuadro detallado de cómo interactúa la radiación de rayos X con las moléculas .

Esta fue la primera vez que este tipo de luz extrema se ha utilizado para romper las moléculas, y puede ayudar a los científicos a comprender los daños causados ​​por la radiación de rayos X cuando se utiliza para tomar una imagen de rayos X.

Los científicos le dispararon estos rayos a moléculas de iodometano, CH3I, y yodobenceno, C6H5I, en la Linac Coherent Light Source del SLAC National Accelerator Laboratory de la Universidad de Stanford.

"A medida que esta poderosa luz de rayos X llega a una molécula, el átomo más pesado, el yodo, absorbe unos cientos de veces más rayos X que todos los otros átomos", dijo Rudenko. "Entonces, la mayor parte de sus electrones le son despojados, creando una carga positiva grande en el yodo."

La carga positiva que se creó constantemente atrae electrones de los átomos de otras moléculas, que llenan las vacantes dejadas por anteriores electrones, convirtiéndose el proceso en una similar al de un agujero negro de corta duración, dijo Rudenko. A diferencia del agujero negro real, la versión molecular permite que los electrones vuelvan a salir, pues solo son absorbidos por unos cuantos femtosegundos.

"El ciclo se repite hasta que la molécula explota", dijo Rolles. "En total, 54 de los 62 electrones de yodometano fueron expulsados ​​en este experimento, mucho más de lo que anticipábamos sobre la base de estudios anteriores utilizando rayos X menos intensos. Además, la molécula más grande, el yodobenceno, pierde aún más electrones".

El científico refiere que si bien las radiografías ultra intensas son una buena herramienta para el registro de imágenes de partículas biológicas, también dañan y finalmente destruyen el objeto observado. “Si podemos entender los mecanismos que causan el daño, los teóricos pueden modelar cómo la estructura cambia durante el proceso de toma de imágenes, lo que permite a los investigadores evitar el daño”, asegura.

La investigación también arroja nueva luz sobre la carga y el flujo de energía en una molécula altamente energizada. La investigación de estos procesos fundamentales podría ser importante para la conversión de la energía solar y la química producidas por la radiación.

Hans Huerto

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