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El láser más potente del mundo pretende abrir nuevas ramas de la ciencia

CC0 / European XFEL / Dentro de uno de los túneles del Láser Europeo de Electrones Libres y Rayos X (XFEL)
Dentro de uno de los túneles del Láser Europeo de Electrones Libres y Rayos X (XFEL) - Sputnik Mundo
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En la ciudad alemana de Hamburgo tiene lugar este 1 de septiembre la ceremonia de inauguración del láser de rayos X más grande del mundo. Se espera que este equipo de punta permita alcanzar grandes avances en múltiples ramas de la ciencia. ¿Qué más se puede esperar de este gigantesco proyecto científico? Sputnik te acerca los detalles.

El Láser Europeo de Electrones Libres y Rayos X (European XFEL, por sus siglas en inglés) es un proyecto internacional. Fruto de la colaboración entre Alemania y Rusia, lleva además en su interior aportes sustanciales provenientes de otros 10 países europeos, incluyendo España. Hoy en día es la fuente de rayos X más grande y más potente jamás fabricada por la humanidad.

Ubicado en las afueras de Hamburgo, sus instalaciones comprenden varios túneles subterráneos que se extienden a lo largo de 5,8 kilómetros a una profundidad de hasta 38 metros. Su principal acelerador de electrones mide unos 1,7 km y podrá producir hasta 27.000 impulsos de rayos X por segundo, generando una energía de entre 10.000 y 17.500 millones de electronvoltios. Esto implica un enorme salto tecnológico si se compara con los 120 impulsos generados por el láser estadounidense LCLS o los 60 emitidos por la SACLA japonesa.

El diario Rossiyskaya Gazeta conversó sobre este proyecto con el representante del Instituto Kurchátov para organizaciones de investigación europeas, Mijaíl Richov. Sputnik te acerca sus comentarios.

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en su tiempo fue la estrella del momento. Encontró uno de los candidatos más probables a ser el bosón de Higgs, la 'partícula de Dios', dando respuesta a preguntas fundamentales del universo y por lo que un grupo de científicos recibió un Premio Nobel. ¿Qué nos prepara el Láser de Electrones Libres europeo XFEL?

Estos aparatos tienen mucho en común, pero también tienen una diferencia sustancial: el LHC es un laboratorio dedicado a estudiar temas fundamentales, creado para revelar los secretos de la naturaleza, asociados con el nacimiento y el desarrollo de nuestro universo.

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El láser XFEL, por un lado, representa la tecnología más avanzada de la ciencia, pero a la vez está diseñado para cumplir tareas utilitarias específicas. Traerá beneficios prácticos principalmente para la medicina, farmacología, química, nanotecnología, energía, electrónica, descubrimientos de nuevos materiales y otros campos de la ciencia y la tecnología. Y no en una perspectiva hipotética, sino ya mañana mismo.

Es significativo que varias organizaciones mundiales, líderes en estas esferas, no solo están interesadas en este dispositivo único, sino que participaron activamente en su creación.

Los láseres han conquistado al mundo desde hace mucho tiempo, desempeñándose en la vanguardia de la ciencia y la tecnología. ¿Por qué es precisamente el XFEL el que debe proporcionar numerosos avances en varias áreas de la ciencia?

Si hablamos en términos sencillos, nos permitirá observar procesos que hasta ahora quedaban fuera de nuestra vista. Los científicos a menudo usan la siguiente analogía:

Imagínense un partido de fútbol. Sabemos cuáles serán las escuadras de cada equipo y la puntuación final, pero no pudimos ver cómo se anotaron los goles. Es así como los científicos de hoy no pueden ver cómo transcurren los procesos químicos, aunque conozcan todos los reactivos. Solo ven el resultado final, la puntuación del partido. ¿Por qué? El hecho es que no hay un instrumento para monitorear la interacción de átomos y moléculas que ocurren durante intervalos de tiempo increíblemente cortos, femtosegundos, o sea, una milésima de billonésima de segundo (10-15 segundos).

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Ahora bien, el láser XFEL es capaz de crear impulsos tan cortos (27.000 por segundo) que permitirán cuadro por cuadro mostrar cómo 'se anotan los goles'; cómo los átomos y moléculas se desempeñan durante una reacción química.

Esto es extremadamente importante para la ciencia de los materiales. De esta manera podrán crear tecnologías totalmente nuevas, materiales con propiedades desconocidas, inalcanzables hasta ahora.

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Además, gracias al láser, podremos estudiar la naturaleza de los virus a nivel atómico, viendo cómo es que atacan a las células. Esta información es especialmente interesante para los médicos y farmacólogos que, conociendo los procesos a nivel atómico, tendrán más oportunidades de crear nuevos y mucho más efectivos medicamentos.

Pero lo que probablemente más entusiasma a los especialistas de diversas ramas de la ciencia, es su capacidad de observar la estructura tridimensional de las proteínas en el espectro de rayos X. Esto promete iniciar una revolución en la biología, medicina, genética. Muchos laboratorios se dedican actualmente a descifrar las proteínas, pero será el XFEL quien logre alcanzar un avance significativo.

El láser permitirá también observar los misterios del Universo. Auxiliará a los científicos a estudiar el comportamiento de la materia en condiciones extremadamente extremas, como las del interior de las estrellas. Esto ayudará a entender mejor cómo funciona nuestro mundo, cómo se formó el Universo o qué sucedió en los primeros instantes después de la Gran Explosión.

¿Cuál ha sido el papel de Rusia en este proyecto?

Nosotros hemos participado en el proyecto XFEL desde sus inicios. La participación de Rusia fue iniciada en 2007 por decisión del entonces ministro de Ciencia y Educación, Andréi Fúrsenko, y el director del Centro de Investigación del Instituto Kurchátov, Mijaíl Kavalchuk. Alemania aportó más de la mitad de los recursos necesarios para su funcionamiento y Rusia cerca de una cuarta parte. El resto lo aportaron otros 10 países más o menos por igual.

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Rusia es un socio pleno de esta iniciativa y participó activamente en su desarrollo desde la etapa inicial de diseño, hasta la selección de los futuros proyectos de investigación. Nuestros representantes son miembros de la administración y están en los comités financieros y científicos. Una de los directores científicos es Serguéi Molodtsov, quien por mucho tiempo fue profesor de la Universidad Técnica de Dresde en Alemania.

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Hubo un momento crítico en el cual, debido a las malas condiciones económicas, se habló de reducir los costos y, por consecuencia, las posibilidades únicas del láser hasta los habituales 14.000 millones de electronvoltios. A regañadientes, la mayoría de los países aceptaron el plan, con excepción de Alemania y Rusia. Estos dos países prácticamente salvaron el proyecto inicial, invirtiendo fondos adicionales.

"Este proyecto sería imposible sin la alta capacitación y la fiabilidad de los socios rusos. Rusia es el socio más importante para el desarrollo de este megaproyecto internacional. Además de la financiación, Rusia hace una contribución significativa al desarrollo del proyecto, siendo el segundo país después de Alemania en la cantidad de científicos que trabajan en el XFEL", destacó Helmut Dosch, presidente del Consejo de Administración del Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY).

La construcción del gigantesco laboratorio subterráneo tuvo un costo total de unos 1.500 millones de euros (unos 1.800 millones de dólares), financiados en un 57% por el país anfitrión, Alemania, y en un 26% por Rusia, mientras que los otros países brindaron entre el 1 y 3%, cada uno.    

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