Primeros pulsos láser en el acelerador europeo XFEL

El acelerador europeo de electrones XFEL, construido en un túnel de unos 3 km cerca de Hamburgo (Alemania), ya ha generado su primer pulso láser. Se trata del acelerador lineal superconductor más largo del mundo, con el que se podrán investigar estructuras y procesos a escala atómica y nanométrica a partir de septiembre.

Vista del túnel de 3,4 km del acelerador XFEL. / Heiner Müller-Elsner/European XFEL.

A partir del próximo otoño está previsto que comiencen los primeros ensayos experimentales en el nuevo acelerador europeo de electrones XFEL. Hace unos días, esta instalación científica singular ha alcanzado el último gran hito antes de su completa puesta en marcha: generar su primer pulso láser de rayos X.

Gracias al trabajo conjunto de un consorcio formado por 17 socios de ocho países europeos, está a punto de finalizar cerca de la ciudad alemana de Hamburgo la puesta en funcionamiento de este acelerador de electrones. Estas partículas, convenientemente guiadas mediante imanes superconductores, genera flashes de rayos X. A su vez, esta luz de gran precisión y que se puede concentrar, filtrar y reflejar, permitirá estudiar con detalle la estructura de la materia.

Tras acelerar y hacer viajar un haz de electrones a través de unos 2 km por el túnel de la instalación (de unos 3,4 km) y lanzarlo hacia los resonadores magnéticos, se ha conseguido generar luz láser de rayos X con una frecuencia de un pulso por segundo. Esta frecuencia se incrementará hasta los 27.000 destellos por segundo (la más alta conseguida hasta ahora en este tipo de aceleradores) cuando el acelerador entre oficialmente en operación en septiembre.

Esto permitirá que los investigadores obtengan imágenes de las estructuras y procesos que ocurren a nivel atómico y ahondar así en el conocimiento del nanomundo.

Participación española a través de la UPM

Dentro del consorcio internacional el proyecto, investigadores del Centro de Electrónica Industrial (CEI) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) han desarrollado las 240 fuentes de alimentación que dan energía a los imanes superconductores de la instalación. Gracias a ellas se podrá controlar de manera precisa el campo magnético que guía a los electrones, una de las partes esenciales para el correcto funcionamiento de toda la instalación.

Según Óscar García, líder del equipo de la UPM en el consorcio XFEL, “un imán superconductor es una carga compleja para una fuente de alimentación ya que primero necesita ser magnetizada y luego, una vez está en modo superconducción, se debe mantener funcionando controlando con mucha precisión su corriente y sin aportar apenas potencia. La estrategia de control es fundamental y se basa en una combinación de variación de frecuencia y de ciclo de trabajo”.

Una vez que entre en funcionamiento, este acelerador de partículas abrirá áreas de investigación inaccesibles hasta el momento. Entre ellas, se conseguirá trazar los detalles atómicos de los virus, descifrar la composición molecular de las células o tomar imágenes tridimensionales del mundo nanométrico y de reacciones químicas hasta ahora imposibles de observar.

Fuente: Universidad Politécnica de Madrid (UPM)