Nuevos pasos para filmar el baile de los átomos
Un equipo internacional, en el que participan dos centros vascos de investigación, ha desarrollado una técnica para caracterizar los pulsos de rayos X que emiten los láseres de electrones libres. Este tipo de dispositivos permite grabar los movimientos de los átomos dentro de las moléculas. El estudio se publica en la revista Nature Photonics.
Un campo electromagnético acelera los fotoelectrones que emiten átomos de neón irradiados por un láser de rayos X de electrones libres. Imagen: Jörg Harms/MPSD, CFEL.
Gracias a sus ráfagas de rayos X ultracortos, los láseres de electrones libres (FEL, por sus siglas en inglés) pueden filmar átomos en movimiento en moléculas complejas y en el curso de reacciones químicas. Pero, para poder realizar esta grabación es preciso conocer con exactitud el tiempo de llegada y el perfil temporal de los pulsos que iluminan periódicamente el sistema.
Ahora, un equipo internacional de científicos, incluidos algunos del Donostia International Physics Center (DIPC) y la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), ha desarrollado una técnica de medición capaz de proporcionar esa caracterización temporal completa de pulsos FEL. Se ha probado con éxito en un láser de este tipo del Centro Alemán de Aceleradores de Partículas (DESY).
El equipo investigador, dirigido por Adrian Cavalieri del Center for Free-Electron Laser Science (Alemania), ha conseguido medir el perfil temporal de cada pulso de rayos X con una precisión de femtosegundos (la milbillonésima parte de un segundo). También ha participado el científico Nikolay Kabachnick de la Universidad Estatal Lomonosov, en Moscú, visitante regular del DIPC.
La técnica puede implementarse en cualquiera de los láseres de electrones libres de rayos X del mundo, lo que posibilita, en última instancia, un empleo más eficiente de estas fuentes láser. Los resultados se han publicado en el último número de la revista científica Nature Photonics.
Los pulsos de rayos X que emitenr los láseres de electrones libres proporcionan oportunidades de investigación únicas, ya que los pulsos, además de ultra-intensos, son ultracortos. Una sola ráfaga –o pulso– FEL de una duración no mayor de unas decenas de femtosegundos, o incluso menor, contiene billones de fotones de rayos X.
Sin embargo, el tiempo de llegada, e incluso el perfil temporal de un pulso FEL, pueden variar drásticamente de un pulso a otro. Por ello, si se pretende emplear el FEL para filmar procesos dinámicos ultrarrápidos, se debe medir el tiempo de llegada de cada pulso para reordenar los fotogramas individuales capturados con cada pulso FEL individual
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