Ir al contenido principal

El láser más poderoso del mundo crea un agujero negro molecular


El extremadamente intenso destello de rayos X crea una versión electromagnética de un agujero negro - DESY/Science Communication Lab

El pulso fue unos cien veces más intenso de lo que se obtendría si se concentrara toda la luz solar que llega a la superficie terrestre en la uña de un pulgar

Científicos del Acelerador SLAC del Departamento de Energía de los Estados Unidos han conseguido crear un «agujero negro» concentrando toda la intensidad del láser de rayos X más poderoso del mundo en una pequeña molécula. Un único pulso de láser despojó casi todos los electrones del mayor átomo de la molécula de adentro hacia afuera, dejando un vacío que empezó a tirar del resto de los electrones de la molécula, de la misma manera que un agujero negro se traga un disco espiral de materia.

En 30 femtosegundos -millonésimas de una mil millonésima de un segundo- la molécula perdió más de 50 electrones, mucho más de lo que anticiparon los científicos por experimentos anteriores que utilizaban haces de menor intensidad o átomos aislados. Después, explotó.

Los resultados, publicados en la revista Nature, dan a los científicos información fundamental para mejorar la planificación e interpretar experimentos utilizando los más intensos y enérgicos pulsos de rayos X del acelerador, en un instrumento llamado LCLS. Los experimentos que requieren estas intensidades ultraelevadas incluyen intentos de imagen de objetos biológicos individuales, como virus y bacterias, a alta resolución. También se utilizan para estudiar el comportamiento de la materia en condiciones extremas, y para comprender mejor la dinámica de las moléculas complejas para aplicaciones tecnológicas avanzadas.

Mil veces más estrecho que un pelo
El experimento, dirigido por investigadores de la Universidad Estatal de Kansas, se produjo con pulsos de rayos X «unos cien veces más intensos de lo que obtendrías si concentraras toda la luz solar que llega a la superficie terrestre en la uña del pulgar», explica Sebastien Boutet, coautor del estudio.

Los investigadores utilizaron espejos especiales para enfocar el haz de rayos X en un punto de poco más de 100 nanómetros de diámetro, mil veces más pequeño que la anchura del cabello de un ser humano. Se miraron tres tipos de muestras: átomos de xenón individuales, que tienen 54 electrones cada uno, y dos tipos de moléculas que contienen cada una un solo átomo de yodo, que tiene 53 electrones.

Los átomos pesados de alrededor de este tamaño son importantes en las reacciones bioquímicas, y los investigadores a veces los añaden a las muestras biológicas para mejorar el contraste para aplicaciones de imagen y cristalografía. Pero hasta ahora, nadie había investigado cómo este haz ultra-intenso de rayos X afecta a las moléculas con átomos tan pesados.

El equipo sintonizó la energía de los impulsos para que despojaran los electrones más internos de los átomos de xenón o de yodo, creando «átomos huecos». Por estudios anteriores con rayos X menos energéticos, pensaron que cascadas de electrones de las partes exteriores del átomo caerían para llenar los vacíos, sólo para ser expulsados ellos mismos por posteriores rayos-X. Eso dejaría sólo algunos de los electrones más fuertemente unidos. Y, de hecho, eso es lo que ocurrió en los átomos de xenón y los átomos de yodo en las moléculas.

Sin embargo, en las moléculas, el proceso no se detuvo allí. El átomo de yodo, que tenía una fuerte carga positiva después de perder la mayor parte de sus electrones, continuó aspirando los electrones de átomos de carbono y de hidrógeno vecinos, y esos electrones también fueron expulsados, uno por uno.

En lugar de perder 47 electrones, como sería el caso de un átomo de yodo aislado, el yodo en la molécula de menor tamaño perdió 54, incluyendo los que robó de sus vecinos, un nivel de daños y alteraciones que no sólo es más alto de lo que normalmente se esperaría, sino de una naturaleza significativamente diferente.

«Creemos que el efecto fue aún más importante en la molécula más grande que en la más pequeña, pero no sabemos cómo cuantificarlo todavía», dice Artem Rudenko, de la Estatal de Kansas. «Estimamos que más de 60 electrones fueron expulsados, pero en realidad no sabemos dónde se detuvo porque no hemos podido detectar todos los fragmentos que volaban a medida que la molécula se vino abajo para ver el número de electrones que faltaban. Esta es una de las preguntas abiertas que necesitamos estudiar».

Segun Mike Dunne, director del LCLS, estos hallazgos «tienen beneficios importantes para los científicos que deseen aportar imágenes de mayor resolución de moléculas biológicas, por ejemplo, para informar sobre el desarrollo de mejores productos farmacéuticos».

FUENTE: ABC.ES

Comentarios

Entradas más populares de este blog

Avanzan los planes para construir una estación espacial en la Luna

La Luna brilla después de un cohete Soyuz con destino a la Estación Espacial Internacional (ISS), en el cosmódromo de Baikonur (Kazajistán), el 14 de noviembre de 2016 - REUTERS

Autoridades rusas han presentado recientemente nuevos detalles sobre los prototipos de una estación permanente, que será el paso previo a la exploración y explotación del satélite

El cosmonauta Oleg Kotov ha informado que una futura estación espacial internacional puesta en órbita en la Luna será cuatro o cinco veces más pequeña que la Estación Espacial Internacional (ISS), según TASS, la agencia rusa de noticias.

«La discusión sobre los planes para crear una estación espacial internacional en la Luna están en su fase inicial. Las conversaciones previas al proyecto están siendo llevadas a cabo por equipos de trabajo de los países socios de la Estación Espacial Internacional (ISS)», ha dicho Kotov, el jefe del Centro de Programas tripulados de Roscosmos.


Logotipo de la agencia espacial de Rusia- ROSCOSMOS

«El …

Avistamiento Ovni en Yucatán, en la vía Acanceh-Tecoh (México)

Muchos de los reportes de OVNIS son desde las carreteras. (Jorge Moreno/SIPSE)

Don Manuel relata las ocasiones en que vio Ovnis en las carreteras de Yucatán durante la noche.

Jorge Moreno/SIPSE

Tres personas me contactaron para informarme que por dos noches consecutivas (jueves 8 y viernes 9 de septiembre 2016) vieron Ovnis en la carretera del mundo maya, tramo Acanceh-Tecoh, es decir, a unos 25 kilómetros de Mérida.

Las descripciones de los tres reportes son similares, dos luces de color azul (separadas) que se siguen una a otra y por momento se alejan; no hacían ningún tipo de ruido, estaban a una distancia relativamente baja y la luz emitida era tenue, pero intermitente por momentos.

Las tres personas no se conocen entre sí, pero pasaron por ese sitio entre las nueve y las once de la noche, ese decir la aparición del Ovnis duró bastante tiempo.

Y aunque no dan más detalles al respecto (ya estamos investigando a través de nuestros corresponsales en esa zona), uno de ellos nos comen…

La Estación Espacial Internacional despliega un pequeño prototipo de ascensor espacial

Estación Espacial Internacional. Un módulo japonés de experimentación es capaz de lanzar minisatélites de forma barata - NASA

Ha lanzado un minisatélite que desplegará un cable de kevlar de 100 metros de longitud para probar la tecnología, y que también podría usarse para cazar basura espacial

En la imagen del día seleccionada por la NASA, la agencia espacial ha anunciado el reciente despliegue de un satélite japonés llamado STARS-C (de «Space Tethered Autonomous Robotic Satellite-Cube») desde la Estación Espacial Internacional (ISS, en inglés). La finalidad de este satélite será funcionar como un prototipo de varias tecnologías que podrían tener aplicación en el diseño de un ascensor espacial, capaz de transportar cargas hacia la órbita.

Cuando el satélite esté desplegado en cuestión de días, estará formado por dos pequeños cubos de apenas 10 centímetros unidos por un cable de kevlar de 100 metros de longitud. El conjunto apenas pesa 2,66 kilogramos.


Lanzamiento del pequeño satélite…