Se inaugura en Europa un potente láser de electrones libres XFEL

^{EuropeanXFEL / YouTube}

En Hamburgo, Alemania, se ha llevado a cabo la inauguración del el mayor láser de rayos X del mundo: X Ray Free Electron Laser (XFEL). Su construcción comenzó en 2009, y a principios de mayo de 2017 generó su primer rayo de radiación X. La luminosidad de XFEL es, en promedio, 10 mil veces mayor que la de los sincrotrones, un tipo de acelerador de partículas que también es una importante fuente de radiación X. El propósito principal de XFEL es estudiar la estructura atómica de materiales.

Debido a la corta longitud de la onda de radiación X, se utiliza activamente para estudiar la estructura atómica de la materia. Si irradiamos el cuerpo cristalino, se disipará en átomos y formará un patrón de difracción que permitirá conocer la ubicación de los átomos en el cristal. También, con ayuda de los rayos X, se pueden rastrear procesos dinámicos, como los cambios de las moléculas durante las reacciones químicas, o la propagación de ondas de choque.

^{Esquema de trabajo del ondulador. /Wikimedia Commons}

XFEL es también un acelerador de partículas, pero lineal, no circular, a diferencia de los sincrotrones. En él, la trayectoria del rayo es también curva, pero de una manera diferente. Primero, se aceleran los electrones con un acelerador lineal, que luego caen en onduladores. Están constituidos por varios imanes, cada uno de los cuales tiene una polaridad opuesta a la anterior. Debido a esto, el rayo se mueve a través del ondulador, no en línea recta, sino de forma sinusoidal, y comienza a emitir radiación de sincrotrón. Debido a la interacción entre esta radiación y el rayo de electrones, la radiación de rayos X no es caótica, sino coherente.

El XFEL tiene una longitud total de 3,4 kilómetros y permitirá obtener pulsos con una duración de 100 femtosegundos, con una longitud de onda de radiación de centésimas a unidades de nanómetros. Debido a estas características, será posible estudiar procesos rápidos a nivel atómico, tales como reacciones químicas.

El coste total de la construcción y puesta en marcha de este láser se estima en 1,22 mil millones de euros, a precios de 2005. En el proyecto participan 11 países. La parte principal de los costos fue asumida por Alemania y Rusia, 58% y 27% del gasto total, respectivamente.

Grigory Kopiev

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