XFEL europeo

El láser Europeo de electrones libres de Rayos X o XFEL Europeo es una infraestructura de investigación, construida gracias a los 12 países participantes, capaz de generar pulsos de rayos x a una intensidad mucho mayor que los sincrotrones tradicionales. La estructura y sus instalaciones se encuentran en los länder alemanes de Hamburgo y Schleswig-Holstein. Un láser de electrones libres genera radiación electromagnética de alta intensidad, acelerando electrones a velocidades relativistas, radiación que luego se modula en frecuencia a través de estructuras magnéticas especiales. El XFEL Europeo está diseñado para que los electrones produzcan luz de rayos X de forma sincrónica, generando pulsos de rayos X de alta intensidad, que tendrán algunas de las propiedades de la luz láser y una intensidad mucho más brillante que las producidas por la radiación sincrotrón convencional.

Los electrones serán acelerados a una energía de 17.5 GeV en un acelerador lineal superconductor de 2.1 km de largo. Luego los electrones se introducirán en los campos magnéticos de conjuntos especiales de imanes conocidos como "onduladores" donde seguirán trayectorias oscilatorias, comportamiento que resultará en la emisión de radiación a frecuencias y longitudes de onda propias de los rayos X.

La luz de rayos X se generará gracias al fenómeno de emisión espontánea autoamplificada (SASE), donde los electrones interactúan con la radiación emitida por ellos mismos o por electrones adyacentes. De esta manera, se obtiene una emisión espontánea de paquetes de radiación estrechamente agrupados, que son amplificados por el mismo mecanismo que la luz láser. El brillo máximo esperado para el XFEL Europeo será miles de millones de veces mayor que el de las fuentes de rayos X convencionales, con un brillo promedio de aproximadamente 10. 000 veces mayor. Además, la central eléctrica propuesta producirá mucho más pulsos por segundo (hasta 27. 000), en comparación con proyectos similares que se están llevando a cabo actualmente en los Estados Unidos y Japón, gracias al uso masivo de imanes de superconductividad en el acelerador lineal (tecnología desarrollada en el laboratorio DESY).

La duración de los pulsos de luz individuales será inferior a 100 femtosegundos, lo que permite medir reacciones químicas que son demasiado rápidas para ser observadas con otras metodologías. La longitud de onda de la emisión del láser de rayos X puede variar entre 0,1 y 6 nanómetros, lo que permite mediciones a longitudes de nivel atómico. Inicialmente, se planean tres líneas de haces de fotones, para un total de seis estaciones experimentales que luego se aumentarán a 5 líneas para un total de 10 estaciones experimentales. El sistema permitirá una serie de experimentos científicos únicos en una gama de disciplinas (Física, Química, Ciencia de los materiales, Biología y nanotecnología), aprovechando las características de alta intensidad, consistencia y estructura temporal de la nueva fuente.

El Ministerio Federal alemán de Educación e investigación (Bundesministerium für Bildung und Forschung) concedió en febrero de 2003 permisos para construir las instalaciones, con un coste previsto de 986 millones de euros, añadiendo la cláusula de que se financiaría como proyecto europeo. Tras la finalización de la instalación después de un período de construcción previsto de 5 años, la activación del equipo masivo comenzará en 2017.

En 2007 se inició oficialmente el proyecto europeo XFEL y en 2009 se fundó la empresa europea XFEL (GmbH) que construirá y operará las instalaciones. La construcción del complejo comenzó el 8 de enero de 2009. La construcción de los túneles se completó en el verano de 2012, mientras que todos los trabajos subterráneos se completaron al año siguiente. El primer haz de Rayos se produjo en abril de 2017 y siguientes de Mayo el primer haz de rayos X se producen. El XFEL europeo fue inaugurado el 1 de septiembre de 2017. El costo total para la construcción y activación del complejo de instalaciones se estima en alrededor de 1. 22 000 millones de euros (a los precios de los materiales necesarios y su aplicación en 2005).

El túnel del XFEL Europeo, será un largo 3, 4 km, y será sede de la Acelerador Lineal buenas noticias, con las líneas para haces de fotones, que se extenderá de 6 a 38 m) por debajo del sitio del centro de investigación DESY en Hamburgo a la ciudad de Schenefeld en Schleswig - Holstein, donde se construirán los edificios administrativos, las estaciones experimentales y laboratorios.

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