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Creación de rayos X superbrillantes

Los investigadores están inventando, diseñando y creando prototipos de tecnología superconductora como base para una fuente de rayos X de próxima generación mucho más brillante que cualquiera que exista. Crédito de la imagen: JCButler / Cornell

Este artículo de Investigación en acción se proporcionó a LiveScience en asociación con la National Science Foundation.

Las fuentes de luz de sincrotrón son máquinas enormes que producen haces de rayos X extremadamente intensos y enfocados que se utilizan para estudiar todo tipo de materiales y producir imágenes de alta resolución. Son herramientas esenciales en las ciencias, la medicina y la ingeniería.

En aplicaciones biomédicas, los rayos X revelan cómo se unen las partes de las células, con detalles hasta las estructuras del ADN y las proteínas que componen nuestro cuerpo. En aplicaciones de ingeniería, los rayos X pueden penetrar profundamente en materiales densos, como los metales de titanio utilizados para los motores o las alas de los aviones, para ver la estructura del grano de los minerales y la formación temprana de grietas o hendiduras que pueden provocar fatiga y fallas.

Para avanzar en los campos científicos que utilizan tales herramientas, los investigadores necesitan fuentes de rayos X que puedan obtener imágenes de una variedad más amplia de materiales con una resolución mucho más alta: resolución atómica. Los sincrotrones existentes se quedan cortos porque producen principalmente luz incoherente, lo que significa que la fuente de luz esdemasiado grande o demasiado divergente para crear los efectos de interferencia débiles que los científicos necesitan para ver las características más pequeñas en los materiales.

Para generar haces de rayos X a través de la radiación de sincrotrón, primero es necesario acelerar los electrones a casi la velocidad de la luz. La foto de arriba muestra el primer prototipo de cavidad de acelerador superconductor de siete celdas construido para la propuesta Universidad de Cornell Energy Recovery Linac, un nuevo tipo de máquina para producir rayos X superiores.

La cavidad que se muestra en esta imagen está montada en un aparato de prueba vertical. La geometría única de la cavidad admite ondas electromagnéticas de radiofrecuencia. Esas ondas son necesarias para acelerar los electrones que luego pueden introducirse en un Linac de recuperación de energía para producir super-rayos X intensos y superbrillantes.

Con el apoyo de la National Science Foundation, un equipo de investigadores de la Universidad de Cornell ha estado inventando, diseñando y creando prototipos de tecnología superconductora Energy Recovery Linac como base para una fuente de rayos X de próxima generación mucho más brillante que cualquier sincrotrón existente.

Los objetivos del programa son demostrar que se pueden crear y acelerar haces de electrones de calidad incomparable para producir haces de rayos X continuos con la propiedad de coherencia similar al láser. Actualmente no existe tal fuente de rayos X.

Nota del editor : Todas las opiniones, hallazgos y conclusiones o recomendaciones expresadas en este material pertenecen al autor y no reflejan necesariamente los puntos de vista de la National Science Foundation. Ver el archivo Investigación en acción .