Cariño, he encogido el sincrotrón

La mención de un sincrotrón evoca una instalación inmensa, muy cara y no muy común diseñada para producir haces de luz de enorme intensidad, como es el caso de la Fuente de Luz Diamond de Oxfordshire (Reino Unido), que posee una circunferencia de quinientos metros y cuya construcción costó 263 millones de libras (297 millones de euros).

No obstante, esta percepción podría cambiar gracias al estudio realizado por científicos financiados con fondos comunitarios, en el que se describe un dispositivo de sobremesa capaz de emitir rayos X sincrotrónicos tan intensos como los generados por las instalaciones de rayos X más potentes del mundo.

El instrumento, descrito en un artículo de la revista Nature Physics, podría simplificar y abaratar el análisis de materiales en campos tan distintos como la medicina y la ingeniería aeronáutica.

El apoyo comunitario al trabajo provino del proyecto LASERLAB-EUROPE («Iniciativa integrada de infraestructuras europeas de investigación con láser II»), financiado con 10 millones de euros a través de la partida presupuestaria «Infraestructuras de investigación» del Séptimo Programa Marco (7PM).

«Cada nueva generación de máquinas de rayos X ha abierto nuevas fronteras científicas, por ejemplo las primeras radiografías y la determinación de la estructura del ADN [ácido desoxirribonucleico]», apuntan los científicos. Hoy en día los sincrotrones permiten que investigadores de todo tipo de disciplinas utilicen rayos X extremadamente intensos capaces de obtener imágenes de sistemas con cada vez mayor resolución. No obstante, su tamaño y su precio implican que sólo existan unos pocos en el mundo, mientras que la demanda para usarlos supera con creces el tiempo ofertado.

El nuevo sincrotrón de sobremesa, desarrollado por científicos de Francia, Portugal, Reino Unido y Estados Unidos, funciona de la misma manera que uno normal, pero a una escala mucho menor, hasta el punto que el dispositivo al completo se alberga en una cámara de vacío de un metro de ancho.

Los investigadores indican que los rayos X generados por su sistema poseen una longitud de pulso extremadamente corta y surgen de un punto muy pequeño, por lo que el haz es muy estrecho. Los investigadores afirman que estas propiedades no son comunes en otras fuentes de rayos X, por lo que el nuevo sistema podría permitir nuevos avances en las técnicas de imagen mediante rayos X. Los pulsos ultracortos podrían por ejemplo permitir el estudio de interacciones atómicas y moleculares a una escala temporal de femtosegundos (un femtosegundo es la milbillonésima parte de un segundo). Además, un haz de rayos X estrecho es capaz de sacar a la luz los aspectos más minúsculos de una muestra de material.

«Consideramos que un sistema como el nuestro puede tener muchos usos», comentó el Dr. Zulfikar Najmudin del Imperial College de Londres, director de la investigación. «Por ejemplo podría aumentar de forma drástica la resolución de los sistemas de imagen médica que emplean rayos X de alta energía así como facilitar la observación de grietas microscópicas en motores de aeronaves. También se puede orientar a aplicaciones científicas en las que el pulso ultracorto de estos rayos X se utilice para “congelar” el movimiento a escalas temporales de una brevedad sin precedentes.»

El Dr. Najmudin y su equipo obtuvieron los resultados gracias al empleo de uno de los láseres más potentes del mundo. «Los láseres de alta potencia son complicados de utilizar y caros y por ello no nos encontramos aún en una fase en la que seamos capaces de fabricar un nuevo sistema de rayos X para ponerlo a disposición de toda la comunidad científica», explicó. «No obstante, la tecnología láser está avanzando con rapidez, por lo que confiamos con optimismo que en unos años existirán fuentes de rayos X fiables y fáciles de utilizar que se basen en nuestros descubrimientos.»

El Dr. Stefan Kneip del Imperial College de Londres declaró en relación a los resultados del estudio: «Hemos dado los primeros pasos para facilitar y abaratar en gran medida la producción de rayos X de alta calidad y alta energía. Sorprendentemente, las propiedades inherentes de nuestro sistema relativamente sencillo genera, en unos pocos milímetros, un haz de rayos X de gran calidad que rivaliza con los producidos por fuentes sincrotrónicas de cientos de metros de largo.»

«A pesar de que nuestra técnica no será una competidora directa de las escasas fuentes de rayos X grandes que existen en el mundo, permitirá que algunas aplicaciones realicen mediciones importantes que hasta ahora no han sido posibles.»

Para más información: Imperial College de Londres, Nature Physics y Proyecto LASERLAB-EUROPE. Fuente: Cordis

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