CREAN EL PRIMER LÁSER ATÓMICO DE RAYOS X

Los científicos que trabajan en el Departamento de Energía (DOE) del SLAC National Accelerator Laboratory de los EE.UU. han creado el más corto Y el más puro láser atómico de rayos X de pulsos jamás logrado, dando cumplimiento a una predicción de hace 45 años y abriendo la puerta a una nueva serie de descubrimientos científicos.

Los investigadores lo informaron ayer en Nature, señalando que el Linac SLAC fuente de luz coherente (LCLS) golpeó una cápsula de gas de neón, lo que desencadenó una avalancha de emisiones de rayos X para crear el primer “láser atómico de rayos X”.

“Los rayos X nos dan una visión que penetra en el mundo de los átomos y las moléculas”, dijo el físico Rohringer Nina, quien dirigió la investigación. El líder del grupo en el Grupo de Estudios Avanzados de la Sociedad Max Planck en Hamburgo, Alemania, Rohringer colaboraron con investigadores de SLAC, del Departamento de Energía Lawrence Livermore National Laboratory y la Universidad Estatal de Colorado.

“Tenemos la visión de los investigadores que utilizan este nuevo tipo de láser para todo tipo de cosas interesantes, como clarificar los detalles de las reacciones químicas o ver las moléculas biológicas en el trabajo”, agregó. “Cuanto más corto sea el pulso, más rápido los cambios que puede capturar. Y con la más pura luz, la nitidez podemos ver los nítidos detalles.”

El nuevo láser atómico de rayos X cumple con una predicción de 1967 que afirmó que los láseres de rayos X se podrían hacer en la misma forma que muchos láser luz visible – por electrones inducidos a caer de más alto para los niveles de energía más bajos dentro de los átomos, con la liberación de un solo color de luz en el proceso. Pero hasta 2009, cuando LCLS se había encendido, no hay había ninguna fuente de rayos X que fuera lo suficientemente poderosa para crear este tipo de láser.

Para hacer que el láser átomicp, de gran alcance LCLS de pulsos de rayos-X – cada uno de mil millones de veces más brillante que cualquier otro disponible antes – los electrones eliminados de las capas internas de muchos de los átomos de neón en la cápsula.

Cuando otros electrones caen para llenar los agujeros, uno de cada 50 átomos respondió emitiendo un fotón en el rango de rayos X, que tiene una longitud de onda muy corta. Los rayos X estimulan a los átomos vecinos de neón que emiten más rayos X, creando un efecto dominó que amplifica la luz del láser 200 millones de veces.

Aunque LCLS y la cápsula de neón son el láser, que crean la luz en formas diferentes y emiten luz con diferentes atributos. El LCLS pasa electrones de alta energía a través de campos magnéticos alternos para desencadenar la producción de rayos X, sus pulsos de rayos-X son más brillantes y mucho más poderosos. Los Pulsos del láser atómico son sólo una octava parte el tiempo y su color es mucho más puro, cualidades que le permitirán iluminar y distinguir los detalles de las reacciones ultrarrápidas que habían sido imposible de ver antes.

“Este logro abre la puerta a un nuevo campo de rayos X de capacidades”, dijo John Bozek, científico LCLS instrumento. “Los científicos seguramente tendrá nuevas instalaciones para tomar ventaja de este nuevo tipo de láser”.

Por ejemplo, los investigadores imaginan que tanto LCLS y los pulsos de láser atómico de forma sincronizada uno-dos: El primer láser provoca un cambio en una muestra en estudio, y el segundo con los registros a escala atómica de precisión captan los cambios que se produjeron en un cuadritrillon de un segundo.

En los experimentos futuros, Rohringer dice que va a tratar de crear aún más corto pulso, de mayor energía atómica de rayos X láser utilizando oxígeno, nitrógeno o gas sulfuroso.

Los autores adicionales incluyen Richard London, Albert Felicia, James Dunn, Randal Hill y Stefan P. Hau-Riege del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), Ryan Duncan, Michael Purvis y J. Jorge Rocca Universidad Estatal de Colorado, y Christoph Bostedt de SLAC .

El trabajo fue apoyado por el Laboratorio Lawrence Livermore National Laboratory de Investigación Dirigida y Desarrollo. Autores Roca, Purvis y Ryan fueron apoyados por la Oficina de Ciencia del DOE. LCLS es un centro nacional de usuarios científicos operados por SLAC y apoyo de la Oficina de Ciencia del DOE.

NUEVO ESTADO DE LA MATERIA EN SUPERCONDUCTORES

Hace unos 20 años que los científicos encontraron un inexplicable vacío en la estructura electrónica de ciertos supeconductores de alta temperatura. Ahora, una nueva investigación realizada por un equipo liderado por el físico Zhi-Xun Shen podría haber descubierto las razones de este misterio: la brecha podría evidenciar la existencia de un nuevo estado de la materia. El descubrimiento podría servir para conseguir materiales que presenten superconductividad a temperatura ambiente, algo que seguramente cambiaría nuestras vidas.
Es posible que uno de los misterios más antiguos que poseen los materiales superconductores haya sido resuelto. Desde hace unos 20 años que los científicos saben que, a determinadas temperaturas, los materiales superconductores presentan un vacío inexplicable en sus estructuras electrónicas. Este fenómeno podría ser explicado por la presencia de un nuevo estado -previamente desconocido- de la materia. O al menos, esta conclusión es a la que ha llegado un equipo de científicos liderado por el físico Zhi-Xun Shen, del Instituto de Stanford para la Ciencia de los materiales y energía (SIMES), que es una empresa conjunta del Departamento de energía (DOE) SLAC National Accelerator Laboratory y la Universidad de Stanford.
Zhi-Xun Shen está convencido que este trabajo proporciona la más fuerte evidencia encontrada hasta la fecha de la existencia de un nuevo estado de la materia. Además, la investigación podría brindar las claves necesarias para lograr materiales superconductores capaces de funcionar a temperatura ambiente.
Los supeconductores no presentan resistencia al paso de la energía eléctrica, permitiendo la construcción de electroimanes extremadamente potentes, como los utilizados en trenes de levitación magnética o aceleradores de partículas como el LHC. Sin embargo, estos materiales solo mantienen sus propiedades a temperaturas muy bajas, a menudo cercanas al cero absoluto. Los detalles del trabajo de Zhi-Xun Shen fueron publicados en el número 25 de marzo de la revista Science, y en él se destaca que uno de los obstáculos más importante que impiden el desarrollo de superconductores a altas temperaturas es el hecho de que aún los que poseen esa propiedad a temperaturas bastante mayores que cero absoluto deben ser refrigerados a mitad de camino a 0 grados Kelvin antes de que funcionen. Conseguir que un material presente superconductividad a temperatura ambiente sin necesidad de este enfriamiento previo hiciera posible la distribución de electricidad sin pérdidas y muchos otros adelantos que, en conjunto, cambiarían nuestras vidas.