Logran generar ráfagas ultraveloces de pulsos de rayos X de attosegundos de duración

Unos científicos han logrado un avance en la ciencia y la tecnología de los rayos X al generar pulsos de rayos X con gran potencia y de attosegundos de duración, repetidos con una frecuencia del orden del megahercio.

En el trabajo han participado expertos del Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY, por sus siglas en alemán). Y también se ha empleado el XFEL, un láser europeo de electrones libres de rayos X emplazado en unas instalaciones de Schenefeld, Alemania. El equipo lo integran, entre otros, Jiawei Yan, del XFEL, y Weilun Qin, del DESY.

En las pruebas realizadas por este equipo, las energías de los pulsos superaron los 100 microjulios y su duración fue de unos pocos cientos de attosegundos. En esta escala de tiempo, es posible captar incluso los movimientos más rápidos de los electrones en la materia.

Un attosegundo es un periodo de tiempo inimaginablemente breve. Un attosegundo es a un segundo lo que un segundo es al tiempo transcurrido desde la creación del universo.

Los métodos tradicionales para generar este tipo de pulsos ultracortos de rayos X requieren reducir drásticamente la carga del haz de electrones, lo que limita la energía del pulso y su uso práctico. El equipo de Yan desarrolló un método que permite generar pulsos de rayos X con picos de potencia del orden del teravatio, attosegundos de duración y una frecuencia de repetición del orden del megahercio, todo ello sin reducir la carga del haz de electrones.

Lo conseguido por Yan, Qin y sus colegas abre nuevas fronteras en el estudio de la dinámica ultrarrápida de los electrones y permite realizar mediciones a nivel atómico que no son destructivas.

Para que el equipo del XFEL europeo y el DESY haya logrado generar pulsos de rayos X con gran potencia y de attosegundos de duración, repetidos con una frecuencia del orden del megahercio, ha resultado decisivo el uso de electrones relativistas (nube azul) que mediante un equipamiento especial son sometidos a una compresión muy fuerte (línea brillante en el centro). (Ilustración: Tobias Wüstefeld / © European XFEL)

El equipo de Yan expone los detalles técnicos de su logro en la revista académica Nature Photonics, bajo el título “Terawatt-attosecond hard X-ray free-electron laser at high repetition rate”. (Fuente: NCYT de Amazings)