1
00:00:17,780 --> 00:00:20,520
<i>X, F, E, L...</i>

2
00:00:20,560 --> 00:00:24,160
<i>Rayos X... Electrones Libres...
 Láseres...</i>

3
00:00:24,160 --> 00:00:26,160
<i>¿Qué es todo esto?</i>

4
00:00:27,640 --> 00:00:28,300
<i>Sí.</i>

5
00:00:28,370 --> 00:00:30,000
<i>Algo... algo así...</i>

6
00:00:30,400 --> 00:00:32,990
<i>es como la longitud de
 onda más estrecha posible,</i>

7
00:00:33,200 --> 00:00:34,920
y definitivamente no

8
00:00:34,920 --> 00:00:36,880
cabe en la medida de un lápiz.

9
00:00:37,420 --> 00:00:39,570
Bueno, Thorsten Hellert

10
00:00:39,800 --> 00:00:41,460
es un físico nuclear

11
00:00:41,460 --> 00:00:44,380
que trabaja en el
<i>Sincrotrón Electrónico Alemán</i>

12
00:00:44,580 --> 00:00:45,800
en Hamburgo,

13
00:00:46,000 --> 00:00:48,460
y tiene las respuestas
a estas cuestiones.

14
00:00:50,180 --> 00:00:52,000
Y va a presentarnos

15
00:00:52,650 --> 00:00:54,920
su mundo de Láseres
de Electrones Libres

16
00:00:54,920 --> 00:00:56,720
y sus aplicaciones.

17
00:00:56,720 --> 00:00:58,520
Demos la bienvenida a Thorsten.

18
00:01:04,590 --> 00:01:06,440
Sí, gracias.

19
00:01:07,000 --> 00:01:09,220
Debo admitir que
estoy un poco nervioso,

20
00:01:09,220 --> 00:01:11,410
no solo por esta cosa,
sino también porque

21
00:01:11,410 --> 00:01:13,590
mi computadora
falló y obtuve éste

22
00:01:13,590 --> 00:01:17,100
hace una hora y no sé si
la presentación funcionará.

23
00:01:17,500 --> 00:01:19,430
Pero bueno,
esperemos que sí.

24
00:01:20,000 --> 00:01:23,000
De todos modos me hace muy
feliz ver que tantos de ustedes

25
00:01:23,000 --> 00:01:25,300
están interesados en
aceleradores de partículas.

26
00:01:25,300 --> 00:01:28,370
Y quiero decir que esta no es
una relación unidireccional.

27
00:01:28,370 --> 00:01:31,180
Hablé con muchos colegas en
DESY y también en los EUA,

28
00:01:31,180 --> 00:01:34,250
y todos, literalmente, estaban
enterados de este Congreso.

29
00:01:34,250 --> 00:01:37,990
La mayoría incluso sabía que
se realizaría en Leipzig este año.

30
00:01:37,990 --> 00:01:42,100
Así que podría decir que todos los
físicos de aceleradores de partículas,

31
00:01:42,100 --> 00:01:44,900
que conozco, al menos, son
también seguidores del CCC

32
00:01:44,900 --> 00:01:47,280
y están interesados
en este congreso.

33
00:01:47,780 --> 00:01:49,080
Bueno, pero...

34
00:01:52,160 --> 00:01:54,540
tal vez es suficiente
trivialidad por ahora

35
00:01:54,540 --> 00:01:56,160
pasemos a la ciencia.

36
00:01:56,480 --> 00:01:59,630
Entonces, mientras ven esta
presentación sus neuronas

37
00:01:59,630 --> 00:02:02,840
se disparan incesantemente,
enviando impulsos eléctricos

38
00:02:02,840 --> 00:02:04,340
a las neuronas vecinas.

39
00:02:04,340 --> 00:02:06,050
Pero ¿cómo funciona este proceso?

40
00:02:06,050 --> 00:02:08,490
Es decir, ¿de qué están
compuestas las neuronas?

41
00:02:08,639 --> 00:02:10,840
Este arte de la Universidad de Harvard

42
00:02:10,840 --> 00:02:12,720
nos permite echar un vistazo dentro.

43
00:02:12,990 --> 00:02:16,680
Cada neurona contiene una
gran variedad de proteínas,

44
00:02:16,680 --> 00:02:18,000
macromoléculas enormes,

45
00:02:18,000 --> 00:02:20,840
cada una con cientos
de miles de átomos.

46
00:02:21,120 --> 00:02:24,620
Hasta el cuarenta por ciento
del volumen total de cada célula

47
00:02:24,620 --> 00:02:26,380
esta ocupado por estas proteínas.

48
00:02:26,500 --> 00:02:29,130
Y mientras que el ADN
contiene las instrucciones,

49
00:02:29,130 --> 00:02:32,320
las proteínas se fabrican en
algún lugar dentro de la célula

50
00:02:32,320 --> 00:02:35,720
y luego deben ser transportadas
al destino donde se necesitan.

51
00:02:35,820 --> 00:02:38,390
Por ejemplo, las proteínas
de membrana deben ser

52
00:02:38,880 --> 00:02:41,200
transportadas a la
superficie de la célula.

53
00:02:42,200 --> 00:02:44,580
Esto lo realizan las
denominadas <i>vesículas</i>

54
00:02:44,580 --> 00:02:46,300
como el amigo
azul que ven allí.

55
00:02:46,350 --> 00:02:48,230
Entonces, la proteína se les adhiere

56
00:02:48,230 --> 00:02:51,100
y proteínas motoras
como esta quinasa aquí

57
00:02:51,550 --> 00:02:55,400
arrastran la vesícula a través
de largas cadenas moleculares

58
00:02:55,750 --> 00:02:58,400
que se atraviesan
la célula; aquí la verde.

59
00:02:59,180 --> 00:03:01,870
No sé si habrán visto una
animación como ésta antes.

60
00:03:01,870 --> 00:03:03,940
Cuando vi este video
por primera vez,

61
00:03:03,940 --> 00:03:06,630
y cuando reconocí la
enorme complejidad

62
00:03:06,630 --> 00:03:08,480
de las bases moleculares de la vida,

63
00:03:09,080 --> 00:03:11,080
realmente me dejó sin aliento.

64
00:03:11,800 --> 00:03:14,410
Pero ¿se han preguntado
cómo sabemos todo esto?

65
00:03:14,410 --> 00:03:18,110
Es decir, ¿cómo podemos conocer
la estructura de esta proteína quinasa?

66
00:03:18,110 --> 00:03:21,580
Y la respuesta está en las
fuentes de luz sincrotrónicas.

67
00:03:21,580 --> 00:03:24,680
La vasta mayoría de estas
proteínas fue determinada

68
00:03:24,680 --> 00:03:27,980
en sincrotrones de 3ª generación,
que son los más modernos.

69
00:03:27,980 --> 00:03:31,480
En esta charla les mostraré la
construcción de estas máquinas

70
00:03:31,480 --> 00:03:32,900
y cómo capturar una imagen.

71
00:03:33,380 --> 00:03:36,450
Pero la siguiente pregunta es
¿cómo sabemos las dinámicas?

72
00:03:36,780 --> 00:03:39,720
¿Cómo sabemos la forma en
que estas proteínas se pliegan?

73
00:03:39,980 --> 00:03:42,760
Y, honestamente, no
tenemos ni puta idea.

74
00:03:43,360 --> 00:03:44,300
Entonces,

75
00:03:44,560 --> 00:03:47,160
que no los engañe el
nombre Harvard University;

76
00:03:47,160 --> 00:03:48,920
esto solo es
una vista artística

77
00:03:48,920 --> 00:03:51,330
y no sabemos cómo
una proteína se pliega,

78
00:03:51,330 --> 00:03:54,960
nadie ha visto nunca algo así
ni atestiguado la reacción química.

79
00:03:55,380 --> 00:03:58,700
Pero hacia el final de esta charla
les habré mostrado que ahora

80
00:03:58,710 --> 00:04:01,720
disponemos de una máquina,
el láser de electrones libres

81
00:04:01,720 --> 00:04:05,880
que podría ser capaz de observar
estas proteínas a su escala natural

82
00:04:06,200 --> 00:04:07,900
de un par de femtosegundos.

83
00:04:08,990 --> 00:04:11,900
Ahora bien, para que todos
partamos de la misma página

84
00:04:11,900 --> 00:04:14,350
debo repasar el
espectro electromagnético.

85
00:04:15,100 --> 00:04:17,899
Estamos rodeados de
ondas electromagnéticas

86
00:04:18,200 --> 00:04:20,829
que podemos clasificar
según su longitud de onda

87
00:04:20,829 --> 00:04:22,680
como diferentes ondas.

88
00:04:22,680 --> 00:04:24,100
Por ejemplo las ondas de radio,

89
00:04:24,100 --> 00:04:26,490
con algunos metros
o más en longitud de onda.

90
00:04:26,790 --> 00:04:29,230
Luego las microondas,
de algunos centímetros

91
00:04:29,390 --> 00:04:30,650
y luego las infrarrojas

92
00:04:30,650 --> 00:04:31,640
y la luz visible,

93
00:04:31,640 --> 00:04:33,600
con algunos cientos de nanómetros

94
00:04:33,740 --> 00:04:34,790
de longitud de onda.

95
00:04:36,290 --> 00:04:39,990
Si reducimos más la longitud de
onda llegamos a la luz ultravioleta,

96
00:04:39,990 --> 00:04:42,260
y finalmente a 0,1 nm

97
00:04:42,260 --> 00:04:43,400
o un Ångström,

98
00:04:43,400 --> 00:04:44,570
tenemos los rayos X.

99
00:04:45,840 --> 00:04:47,850
Y existe una restricción fundamental

100
00:04:47,850 --> 00:04:49,170
si quieres observar algo

101
00:04:49,170 --> 00:04:52,610
con radiación electromagnética,
a saber, el Límite de difracción.

102
00:04:53,600 --> 00:04:57,140
Dice básicamente que si
quieres observar dos objetos

103
00:04:57,140 --> 00:04:58,240
a una distancia <i>d</i>,

104
00:04:58,240 --> 00:04:59,860
necesitas una longitud de onda

105
00:04:59,860 --> 00:05:01,800
dentro del rango de esa distancia

106
00:05:01,800 --> 00:05:02,450
o sea menor.

107
00:05:03,040 --> 00:05:05,800
Si quieres estudiar una
hormiga o una bacteria

108
00:05:05,990 --> 00:05:09,060
utilizas luz visible, porque
tiene una longitud de onda

109
00:05:09,060 --> 00:05:11,430
menor al tamaño de estos objetos.

110
00:05:11,660 --> 00:05:13,540
Pero si quieres estudiar a los virus

111
00:05:13,540 --> 00:05:15,140
o las proteínas que vimos

112
00:05:15,140 --> 00:05:16,540
o incluso moléculas menores,

113
00:05:16,540 --> 00:05:17,880
debemos utilizar rayos X.

114
00:05:18,560 --> 00:05:22,060
En realidad nuestra forma de tomar
una imagen de algo tan pequeño

115
00:05:22,060 --> 00:05:25,680
es bastante diferente a lo que estás
acostumbrado con tus ojos o cámara.

116
00:05:25,680 --> 00:05:28,240
Hacemos imágenes por
difracción de rayos X.

117
00:05:28,240 --> 00:05:32,240
Y antes de mostrarles cómo funciona,
debo decirles algo sobre Coherencia.

118
00:05:32,950 --> 00:05:35,120
Comenzamos con una
fuente normal de luz

119
00:05:35,120 --> 00:05:37,440
que emite en diversas
longitudes de onda

120
00:05:37,440 --> 00:05:39,760
señaladas aquí por
los diferentes colores.

121
00:05:39,930 --> 00:05:42,540
Y el origen de estas
ondas está disperso.

122
00:05:43,200 --> 00:05:45,700
No tenemos ninguna
relación de fase fija

123
00:05:45,700 --> 00:05:47,240
en un punto
en el espacio.

124
00:05:47,240 --> 00:05:49,060
Esto se llama
<i>luz incoherente</i>.

125
00:05:49,060 --> 00:05:51,340
Es la luz que nos
rodea normalmente.

126
00:05:52,140 --> 00:05:56,040
Quizás hayan aprendido en la clase
de física que si coloco una ranura

127
00:05:56,480 --> 00:06:00,240
las ondas se propagan como si
las emitiera una fuente puntual

128
00:06:00,480 --> 00:06:01,920
en el hueco de esta apertura.

129
00:06:02,320 --> 00:06:05,300
Ahora tenemos una relación
de fase constante en el espacio

130
00:06:05,300 --> 00:06:07,640
y la denominamos <i>luz
 espacialmente coherente</i>.

131
00:06:08,050 --> 00:06:12,000
El siguiente paso hacia la
coherencia es agregar un filtro

132
00:06:12,220 --> 00:06:15,540
que solo atraviesa una clase
particular de longitudes de onda,

133
00:06:16,200 --> 00:06:17,900
Ahora es luz coherente.

134
00:06:18,130 --> 00:06:21,300
Y si nos consideramos a
gran distancia de la fuente

135
00:06:21,600 --> 00:06:24,480
podemos tomar estas ondas
como si fueran ondas planas.

136
00:06:24,840 --> 00:06:28,600
Ahora bien, si añado algo aquí,
por ejemplo una doble ranura,

137
00:06:28,720 --> 00:06:32,050
obtendré un patrón de
interferencia y sobre una pantalla,

138
00:06:32,050 --> 00:06:35,600
seré capaz de detectar
un patrón de difracción.

139
00:06:36,100 --> 00:06:41,600
La clave es que existe una relación
matemática entre el patrón de difracción

140
00:06:41,600 --> 00:06:44,080
y el ordenamiento
físico de los objetos.

141
00:06:44,380 --> 00:06:46,980
Entonces, si conozco
el patrón de difracción

142
00:06:46,980 --> 00:06:50,180
y la distancia entre la
pantalla y el objeto,

143
00:06:50,440 --> 00:06:53,070
puedo calcular a partir
del patrón de difracción

144
00:06:53,480 --> 00:06:55,600
el ordenamiento
físico de los objetos.

145
00:06:56,100 --> 00:07:00,750
En nuestro caso se trata de difracción de
rayos X, por lo que no son dobles ranuras

146
00:07:00,750 --> 00:07:03,600
sino electrones donde los
fotones se redistribuyen.

147
00:07:04,480 --> 00:07:05,700
Para darles un ejemplo,

148
00:07:06,060 --> 00:07:10,810
esta es la imagen microscópica de una
muestra impactada por un pulso de rayos X,

149
00:07:10,810 --> 00:07:15,070
y este es el patrón de difracción que
registramos sobre la pantalla del detector.

150
00:07:16,280 --> 00:07:19,420
Es un poco más difícil
que el ejemplo anterior,

151
00:07:19,420 --> 00:07:22,360
pero el punto es... esta es la
reconstrucción de la muestra.

152
00:07:22,660 --> 00:07:23,540
A partir de esto

153
00:07:23,840 --> 00:07:25,360
puedes calcular la de aquí.

154
00:07:25,360 --> 00:07:27,780
Estas dos, aunque
no es muy intuitivo,

155
00:07:27,780 --> 00:07:29,660
son matemáticamente equivalentes.

156
00:07:30,900 --> 00:07:32,030
Puedes calcular esto

157
00:07:32,030 --> 00:07:34,470
a partir del patrón de
difracción sin conocer

158
00:07:34,470 --> 00:07:36,300
la muestra original.

159
00:07:36,900 --> 00:07:40,620
Y este tipo de imágenes se
realiza desde hace décadas.

160
00:07:40,990 --> 00:07:42,540
Para darles un ejemplo,

161
00:07:44,160 --> 00:07:46,480
el descubrimiento de
la estructura del ADN

162
00:07:46,480 --> 00:07:49,990
solo fue posible gracias a que
Rosalind Franklin realizara estas

163
00:07:49,990 --> 00:07:52,180
tomas por difracción
de un cristal de ADN.

164
00:07:52,680 --> 00:07:55,660
Y adivinen quiénes se
llevaron el Nobel por esto

165
00:07:55,960 --> 00:07:57,900
desde luego, los
dos hombres blancos.

166
00:07:58,240 --> 00:08:02,600
Pero esa es otra historia turbia que
les recomiendo buscar más tarde.

167
00:08:03,120 --> 00:08:06,560
La cuestión acerca de estos tubos
de rayos X es que son muy limitados

168
00:08:06,560 --> 00:08:10,320
en luminosidad, y es complicado si
quieres estudiar algo en movimiento.

169
00:08:10,460 --> 00:08:13,400
Todos saben que si quieres
retratar algo en movimiento

170
00:08:13,400 --> 00:08:15,560
debes reducir la
velocidad del obturador.

171
00:08:16,080 --> 00:08:20,150
Para un caballo a la carrera basta
con una velocidad de un milisegundo

172
00:08:20,150 --> 00:08:22,900
pero si quieres ver una
bala reventar una sandía

173
00:08:22,900 --> 00:08:26,200
necesitas algo así como mil
cuadros por segundo adicionales.

174
00:08:26,350 --> 00:08:28,700
Y finalmente para las 
reacciones químicas,

175
00:08:28,700 --> 00:08:31,600
la velocidad de obturación
es exponencialmente menor.

176
00:08:31,940 --> 00:08:34,200
Quizás ya sepan cómo
se hacen estos videos,

177
00:08:34,200 --> 00:08:37,690
necesitas grandes lámparas
para tener suficiente luz sobre tu

178
00:08:37,690 --> 00:08:41,080
objeto en el muy corto lapso
en que el obturador esté abierto.

179
00:08:42,000 --> 00:08:44,560
El parámetro de medición
para una lámpara común

180
00:08:45,000 --> 00:08:47,150
es la intensidad luminosa,

181
00:08:47,650 --> 00:08:51,400
definida en fotones sobre
tiempo por ángulo sólido,

182
00:08:51,780 --> 00:08:55,450
básicamente la cantidad de
luz dirigida hacia tu objetivo.

183
00:08:55,830 --> 00:08:58,100
Pero para hacer imágenes
por difracción de rayos X

184
00:08:58,100 --> 00:09:00,700
necesitamos luz coherente
y nuestra unidad de medición

185
00:09:00,700 --> 00:09:01,600
es algo diferente.

186
00:09:01,700 --> 00:09:03,860
Se llama <i>brillantez</i>
de la fuente de luz,

187
00:09:03,860 --> 00:09:05,200
y lo que buscamos es

188
00:09:06,100 --> 00:09:09,800
abundantes fotones por tiempo,
emitidos sobre un punto pequeño,

189
00:09:09,940 --> 00:09:13,900
con un ángulo de divergencia
mínimo y una única longitud de onda.

190
00:09:14,800 --> 00:09:17,100
Entonces, esta
brillantez es clave.

191
00:09:17,840 --> 00:09:22,100
Antes de mostrarles lo que se requiere
para que la brillantez llegue de aquí allí

192
00:09:22,100 --> 00:09:25,520
quisiera darles una noción más
precisa de las escalas en juego.

193
00:09:26,320 --> 00:09:27,780
Este es un ejemplo

194
00:09:27,780 --> 00:09:30,220
de algunos objetos que ordené

195
00:09:30,220 --> 00:09:32,600
según sus medidas en
una escala logarítmica.

196
00:09:32,600 --> 00:09:35,290
Desde la punta de un dedo,
de unos pocos centímetros,

197
00:09:35,290 --> 00:09:38,740
pasando por el cabello humano,
hasta las moléculas y los átomos.

198
00:09:38,860 --> 00:09:40,350
Y somos capaces de producir

199
00:09:40,860 --> 00:09:43,180
bastante tecnología
sobre toda la escala.

200
00:09:43,220 --> 00:09:45,230
Podemos fabricar
un microengranaje,

201
00:09:45,590 --> 00:09:47,410
con un diámetro
de pocos micrones,

202
00:09:47,840 --> 00:09:49,220
e incluso nanotubos y

203
00:09:49,340 --> 00:09:51,840
-aunque solo a nivel
académico por ahora-,

204
00:09:52,040 --> 00:09:55,480
en principio podríamos llegar a
ordenar materia a nivel atómico.

205
00:09:56,480 --> 00:09:57,580
La correspondiente

206
00:09:57,580 --> 00:09:58,980
escala sobre el tiempo

207
00:09:58,980 --> 00:10:00,300
se podría ver así.

208
00:10:00,330 --> 00:10:03,570
Desde un parpadeo, con un par
de centenares de microsegundos,

209
00:10:03,760 --> 00:10:04,540
pasando por

210
00:10:05,010 --> 00:10:06,520
el tiempo que
toma a una onda

211
00:10:06,520 --> 00:10:08,840
desplazarse un átomo
a través de un cristal

212
00:10:09,240 --> 00:10:12,500
hasta por último las reacciones
químicas o el período de Bohr.

213
00:10:12,920 --> 00:10:14,720
A un procesador
de 1 GHz le toma

214
00:10:14,720 --> 00:10:17,980
alrededor de un nanosegundo
hacer un paso computacional.

215
00:10:18,360 --> 00:10:21,930
Y los switches de redes ópticas son
todavía un poco más rápidos, pero

216
00:10:22,360 --> 00:10:26,020
no es habitual la producción de
tecnología a esa escala de tiempo.

217
00:10:26,220 --> 00:10:27,240
Es decir, sí podemos

218
00:10:27,600 --> 00:10:30,120
producir un pulso
láser de luz visible

219
00:10:30,500 --> 00:10:32,570
tan corto como
un femtosegundo,

220
00:10:32,570 --> 00:10:34,100
lo cual es impresionante,

221
00:10:34,100 --> 00:10:36,230
pero no olviden el
límite de difracción.

222
00:10:36,280 --> 00:10:38,720
Así podemos observar
objetos microscópicos

223
00:10:38,720 --> 00:10:40,180
como el microengranaje.

224
00:10:40,180 --> 00:10:43,020
Podemos observarlo en el
lapso de un femtosegundo

225
00:10:43,020 --> 00:10:44,420
y ver cómo cambia,

226
00:10:44,420 --> 00:10:47,720
pero los objetos microscópicos
no cambian en femtosegundos.

227
00:10:47,940 --> 00:10:49,820
Cosas que cambian
en femtosegundos

228
00:10:49,820 --> 00:10:51,210
son proteínas o moléculas

229
00:10:51,210 --> 00:10:53,900
y estamos literalmente
ciegos ante estos objetos

230
00:10:53,900 --> 00:10:54,950
dentro de su escala

231
00:10:54,950 --> 00:10:56,140
de tiempo natural.

232
00:10:56,740 --> 00:10:59,340
Y para darles una mejor
idea de las proporciones,

233
00:10:59,600 --> 00:11:00,580
la punta de un dedo

234
00:11:00,580 --> 00:11:01,520
es a un átomo

235
00:11:03,860 --> 00:11:05,650
dos por diez a la
octava potencia

236
00:11:06,870 --> 00:11:08,350
veces mayor
que el átomo.

237
00:11:09,290 --> 00:11:10,360
En proporción sería

238
00:11:10,360 --> 00:11:12,370
la distancia entre
Leipzig y Tel Aviv

239
00:11:12,370 --> 00:11:14,130
con respecto a la
punta de un dedo.

240
00:11:14,320 --> 00:11:15,380
En cuanto al tiempo,

241
00:11:15,380 --> 00:11:17,620
un parpadeo es a
una reacción química

242
00:11:17,620 --> 00:11:19,390
lo que un año
a un parpadeo.

243
00:11:20,100 --> 00:11:22,340
Recuerda cuando
vas a un hospital

244
00:11:22,340 --> 00:11:24,160
a tomar una radiografía

245
00:11:24,160 --> 00:11:26,420
con un aparato de rayos
X moderno de tu dedo

246
00:11:26,420 --> 00:11:28,240
tienes que estar
inmóvil durante,

247
00:11:28,240 --> 00:11:29,500
digamos, un segundo.

248
00:11:30,380 --> 00:11:34,000
Si lo trasladamos a un átomo
y el tiempo correspondiente

249
00:11:34,870 --> 00:11:38,020
de inmediato veremos que los
tubos de rayos X ni se acercan

250
00:11:38,260 --> 00:11:39,140
a lo necesario

251
00:11:39,620 --> 00:11:42,880
para capturar proteínas a
su escala de tiempo real.

252
00:11:43,550 --> 00:11:45,180
Y quisiera relacionar

253
00:11:46,150 --> 00:11:49,280
nuestro desarrollo de la
brillantez con algo conocido.

254
00:11:49,300 --> 00:11:51,940
Entonces, esta es la
velocidad computacional

255
00:11:52,170 --> 00:11:53,800
y todos conocen
la Ley de Moore

256
00:11:54,020 --> 00:11:57,270
y tienen cierta experiencia de
lo que implica un parámetro

257
00:11:57,270 --> 00:12:00,420
que se incrementa 12 órdenes
de magnitud en seis décadas.

258
00:12:01,520 --> 00:12:06,200
La brillantez de los rayos X aumentó en
18 órdenes de magnitud en cinco décadas.

259
00:12:06,220 --> 00:12:08,760
Esto fue posible no por
pequeñas innovaciones

260
00:12:09,760 --> 00:12:11,430
sino por muy
diversos pasos,

261
00:12:11,430 --> 00:12:14,440
con varias generaciones de
fuentes de luz de sincrotrón

262
00:12:15,400 --> 00:12:19,650
hasta la cuarta generación,
el láser de electrones libres.

263
00:12:20,080 --> 00:12:24,000
Y en esta charla seguiré las etapas
de la construcción estas máquinas.

264
00:12:25,200 --> 00:12:26,770
Pero antes de
poder decirles

265
00:12:26,770 --> 00:12:29,540
cómo construimos este
acelerador de partículas

266
00:12:29,540 --> 00:12:32,230
debo contarles por qué
estas partículas irradian

267
00:12:32,230 --> 00:12:32,960
y para

268
00:12:33,060 --> 00:12:36,480
hacer eso debo decirles
algo sobre la relatividad.

269
00:12:36,480 --> 00:12:39,380
Quizás hayan asistido a
la charla de Steini ayer,

270
00:12:39,560 --> 00:12:41,800
intentaré resumirla
en una diapositiva.

271
00:12:45,290 --> 00:12:48,590
Llamamos a nuestras máquinas
<i>aceleradores de partículas</i>.

272
00:12:48,590 --> 00:12:51,430
Pero supongo que su
interpretación intuitiva

273
00:12:51,430 --> 00:12:54,000
de la aceleración es un
aumento de la velocidad

274
00:12:54,090 --> 00:12:56,020
y en este caso no
es exactamente así.

275
00:12:56,880 --> 00:12:58,000
Bueno, paso a paso.

276
00:12:58,000 --> 00:13:00,600
Puede que conozcan
la 2ª Ley de Newton,

277
00:13:00,600 --> 00:13:02,360
que dice que la
energía cinética

278
00:13:02,360 --> 00:13:04,400
es 1/2 por la masa
de una partícula

279
00:13:04,400 --> 00:13:05,970
por la velocidad
al cuadrado.

280
00:13:06,050 --> 00:13:09,620
Pero como demostró Einstein, la
velocidad de la luz es una constante

281
00:13:09,620 --> 00:13:12,960
que no puede ser excedida por
ninguna partícula de masa finita.

282
00:13:12,960 --> 00:13:14,970
Resulta entonces
que la Ley de Newton

283
00:13:14,970 --> 00:13:17,910
es solo un caso excepcional
para velocidades muy bajas

284
00:13:18,650 --> 00:13:21,660
en la ecuación más amplia
de Einstein para el movimiento.

285
00:13:21,900 --> 00:13:24,540
Y aquí tenemos este
relativista factor gamma

286
00:13:24,540 --> 00:13:27,440
-el factor gamma es uno
sobre esta raíz cuadrada-

287
00:13:27,440 --> 00:13:30,380
que básicamente relaciona
la energía de una partícula

288
00:13:30,380 --> 00:13:31,450
con su masa en reposo.

289
00:13:31,450 --> 00:13:34,160
Es un parámetro bastante
importante para nosotros

290
00:13:34,160 --> 00:13:36,230
y volverá a aparecer
algunas veces más.

291
00:13:36,230 --> 00:13:38,050
Así que déjenme
darles un ejemplo.

292
00:13:38,220 --> 00:13:41,060
Digamos que aceleramos
un electrón y un protón

293
00:13:41,060 --> 00:13:42,630
con cinco millones de voltios,

294
00:13:43,000 --> 00:13:44,310
o cinco megavoltios. Así,

295
00:13:44,310 --> 00:13:46,570
la energía cinética
de ambas partículas

296
00:13:46,570 --> 00:13:48,760
es de cinco megaelectronvoltios.

297
00:13:49,830 --> 00:13:50,820
La masa en reposo

298
00:13:50,820 --> 00:13:53,180
para un electrón es de
alrededor de 500 KeV

299
00:13:53,280 --> 00:13:54,580
-kiloelectronvoltios-,

300
00:13:54,580 --> 00:13:57,200
mientras que es unas 200
veces más para un protón.

301
00:13:57,330 --> 00:13:59,900
Y esto significa -ahora
resolvemos la operación-

302
00:13:59,900 --> 00:14:02,300
que el factor gama es
diez en los electrones

303
00:14:02,300 --> 00:14:04,620
y alrededor de
uno en los protones.

304
00:14:05,280 --> 00:14:08,720
Si a partir de esto calculamos
la velocidad, podrán ver que

305
00:14:09,280 --> 00:14:12,400
los electrones acelerados
a cinco millones de voltios

306
00:14:12,400 --> 00:14:15,320
viajan al 99,5 por ciento
de la velocidad de la luz

307
00:14:15,320 --> 00:14:18,100
mientras que los protones
solo lo hacen al 10 por ciento.

308
00:14:18,100 --> 00:14:22,330
Entonces, los electrones y protones, o
partículas livianas y pesadas en general

309
00:14:22,330 --> 00:14:25,730
ofrecen relaciones muy distintas
entre la energía y la velocidad.

310
00:14:25,730 --> 00:14:28,380
En nuestros casos, para
fuentes de luz sincrotrónica,

311
00:14:28,380 --> 00:14:30,600
siempre buscamos
factores gamma altos.

312
00:14:30,600 --> 00:14:33,500
Por lo tanto es obvio que
solo utilicemos electrones.

313
00:14:35,700 --> 00:14:38,100
El siguiente paso es:
¿por qué son radiantes?

314
00:14:38,100 --> 00:14:41,400
Bien, esto es un electrón con
las líneas de su campo eléctrico.

315
00:14:41,400 --> 00:14:45,440
Puede que conozcan un efecto
relativista llamado <i>contracción de longitud</i>

316
00:14:45,440 --> 00:14:47,040
o <i>contracción de Lorentz</i>.

317
00:14:47,040 --> 00:14:51,040
Un ejemplo básico es el de una regla
que viaja casi a la velocidad de la luz

318
00:14:51,040 --> 00:14:54,200
y se comprime con respecto
a un observador en reposo.

319
00:14:54,500 --> 00:14:59,000
Si aplicamos esta contracción
a las líneas del campo eléctrico,

320
00:14:59,000 --> 00:15:03,360
verán que mientras la velocidad
de la partícula se incrementa,

321
00:15:03,360 --> 00:15:06,500
las líneas se comprimen en la
forma de un cono muy estrecho

322
00:15:06,500 --> 00:15:09,000
perpendicular a la
velocidad de la partícula.

323
00:15:10,500 --> 00:15:14,320
Ahora digamos que queremos
cambiar la velocidad de aquí a allí

324
00:15:14,320 --> 00:15:15,860
para acelerar la partícula

325
00:15:15,860 --> 00:15:19,570
y el campo eléctrico debe cambiar
de aquella configuración a esta,

326
00:15:19,570 --> 00:15:22,300
pero esto no puede
ocurrir infinitamente rápido

327
00:15:22,300 --> 00:15:24,490
sino por debajo de
la velocidad de la luz.

328
00:15:24,490 --> 00:15:27,490
Tenemos entonces un campo
eléctrico que varía en el tiempo

329
00:15:27,490 --> 00:15:29,290
y básicamente esto es la radiación.

330
00:15:29,290 --> 00:15:32,520
Tal vez se comprenda
mejor con esta diapositiva.

331
00:15:33,000 --> 00:15:38,120
Hice esta simulación -pueden
descargar el simulador de shintakelab-.

332
00:15:38,120 --> 00:15:41,400
Este es el punto de una carga
y ahora lo arrastro con el ratón,

333
00:15:41,800 --> 00:15:43,400
e incremento su velocidad

334
00:15:43,400 --> 00:15:45,500
y pueden ver que a
medida que acelero

335
00:15:45,500 --> 00:15:48,800
las líneas se comprimen
en este cono muy cerrado.

336
00:15:49,600 --> 00:15:53,000
Y el patrón de radiación será
más obvio si cambio la dirección

337
00:15:53,000 --> 00:15:55,990
del movimiento, por ejemplo
en la forma de un círculo.

338
00:15:56,590 --> 00:16:00,220
Si imaginas que te sientas
aquí y observas el electrón

339
00:16:00,220 --> 00:16:04,040
te impactarían finos destellos
de radiación electromagnética.

340
00:16:04,390 --> 00:16:08,260
Básicamente esto
es una fuente de luz sincrotrónica.

341
00:16:08,960 --> 00:16:09,700
Pero...

342
00:16:09,700 --> 00:16:12,260
quisiera echar un
vistazo más detallado

343
00:16:12,260 --> 00:16:14,430
sobre las propiedades de la radiación.

344
00:16:14,930 --> 00:16:17,430
Aquí tenemos de
nuevo nuestro electrón.

345
00:16:17,430 --> 00:16:21,110
Calculé el patrón de
radiación para este movimiento

346
00:16:21,110 --> 00:16:24,880
y proyecté la distribución
angular en esta superficie de aquí.

347
00:16:24,880 --> 00:16:30,000
Como ven, la mayor parte de la
radiación se dirige hacia adelante.

348
00:16:30,600 --> 00:16:33,300
El ángulo de apertura
de este cono de radiación

349
00:16:33,300 --> 00:16:35,580
corresponde a la escala
de uno sobre gamma

350
00:16:35,580 --> 00:16:39,720
y el total de energía emitida, a
la de gamma a la cuarta potencia.

351
00:16:39,720 --> 00:16:42,430
Gamma es directamente
proporcional a la energía,

352
00:16:42,430 --> 00:16:44,630
entonces, si tenemos
energías muy altas

353
00:16:44,630 --> 00:16:49,630
básicamente toda la radiación es
emitida en un cono muy estrecho

354
00:16:49,630 --> 00:16:53,630
hacia adelante, y en nuestros casos
gamma es alrededor de diez mil,

355
00:16:53,630 --> 00:16:54,930
realmente muy estrecho.

356
00:16:55,430 --> 00:16:58,300
Una propiedad interesante
de esta radiación es que cubre

357
00:16:58,300 --> 00:17:00,920
un espectro relativamente
amplio de frecuencias

358
00:17:00,920 --> 00:17:03,690
y uno puede ajustarla con
facilidad, cambiando gamma

359
00:17:03,690 --> 00:17:05,050
o la energía de la partícula.

360
00:17:05,050 --> 00:17:07,700
Este tipo de radiación fue
observado por primera vez

361
00:17:07,700 --> 00:17:10,290
en un acelerador de
partículas llamado sincrotrón,

362
00:17:10,290 --> 00:17:12,780
y por eso la llamamos
radiación sincrotrónica.

363
00:17:13,520 --> 00:17:17,480
Volviendo a esta imagen, la
radiación sincrotrónica es ideal

364
00:17:17,480 --> 00:17:20,920
para el estudio de cosas 
como proteínas o moléculas

365
00:17:20,920 --> 00:17:23,940
y ahora la cuestión es cómo
incorporarla a la tecnología,

366
00:17:23,940 --> 00:17:28,000
cómo podemos utilizarla y, desde
luego, es en aceleradores de partículas.

367
00:17:28,000 --> 00:17:31,130
Entonces, ¿cuáles son los
principios de una fuente de luz?

368
00:17:31,130 --> 00:17:34,000
En primer lugar debemos
generar nuestros electrones,

369
00:17:34,000 --> 00:17:37,620
necesitamos un dispositivo que
funcione como fuente de electrones,

370
00:17:37,620 --> 00:17:39,990
luego necesitamos algo
que aumente la energía

371
00:17:39,990 --> 00:17:42,640
y finalmente un dispositivo
para hacerlos irradiar.

372
00:17:42,640 --> 00:17:46,240
Y con esta radiación ya podemos
hacer los experimentos de rayos X.

373
00:17:46,240 --> 00:17:48,240
Es tan simple como eso...

374
00:17:48,240 --> 00:17:49,540
y...

375
00:17:49,540 --> 00:17:51,840
no es una analogía
demasiado ambiciosa

376
00:17:51,840 --> 00:17:54,740
pensar en esta fuente de luz
como una estación de radio.

377
00:17:54,740 --> 00:17:56,900
También allí tienes
una señal de entrada,

378
00:17:56,900 --> 00:17:58,810
luego amplificación
de alta energía

379
00:17:58,810 --> 00:18:00,600
y luego pasas la
señal amplificada

380
00:18:00,600 --> 00:18:04,610
a través de un dispositivo diseñado
para producir radiación electromagnética,

381
00:18:04,610 --> 00:18:07,480
de la cual solo una pequeña
fracción alcanza tu receptor.

382
00:18:08,100 --> 00:18:10,990
Bien, a continuación
quiero ir a través de estos

383
00:18:10,990 --> 00:18:14,400
diferentes dispositivos,
comenzando con la aceleración.

384
00:18:14,600 --> 00:18:17,280
Tal vez sepan que si
conecto un capacitor

385
00:18:17,280 --> 00:18:19,160
a una fuente de
corriente directa

386
00:18:19,160 --> 00:18:21,600
obtendré un campo
eléctrico entre las placas.

387
00:18:22,230 --> 00:18:24,880
Si coloco un electrón
de carga negativa aquí

388
00:18:24,880 --> 00:18:26,700
será acelerado.

389
00:18:27,700 --> 00:18:29,640
Y tenemos este
tipo de aceleradores,

390
00:18:29,640 --> 00:18:31,710
llamados aceleradores
de Van De Graaff

391
00:18:31,710 --> 00:18:34,810
y los modernos como este
tienen diez metros de largo

392
00:18:34,810 --> 00:18:35,610
y alcanzan...

393
00:18:35,910 --> 00:18:38,920
o pueden acelerar partículas
a seis millones de voltios,

394
00:18:38,920 --> 00:18:40,320
lo cual no está nada mal.

395
00:18:40,320 --> 00:18:43,080
Pero el problema es que no
podemos ponerlos en serie

396
00:18:43,080 --> 00:18:44,990
ni tampoco
aumentar el voltaje

397
00:18:44,990 --> 00:18:48,120
porque solo obtendríamos
una descarga entre las placas.

398
00:18:48,120 --> 00:18:51,440
Entonces el problema con esta
tecnología es que no es escalable.

399
00:18:51,800 --> 00:18:54,560
Lo que hacemos en cambio
es reemplazar el capacitor

400
00:18:54,560 --> 00:18:57,510
por un resonador metálico
vacío, llamado cavidad

401
00:18:57,510 --> 00:19:00,160
y conectamos esta cavidad
mediante una guía de ondas

402
00:19:00,160 --> 00:19:01,910
a una fuente de
corriente alterna.

403
00:19:01,910 --> 00:19:05,610
Y esta fuente de voltaje suele operar
en el orden de la radiofrecuencia

404
00:19:05,610 --> 00:19:08,260
es decir, algunos Ghz.
Por eso la llamamos RF.

405
00:19:08,260 --> 00:19:12,460
Lo bueno de este resonador es que
un campo RF relativamente pequeño

406
00:19:12,460 --> 00:19:14,460
comenzará a... resonar

407
00:19:14,660 --> 00:19:15,480
adentro,

408
00:19:15,480 --> 00:19:19,130
de modo que tendremos un campo
eléctrico de oscilación bastante alta.

409
00:19:19,130 --> 00:19:21,290
Y podemos ponerlos
en serie fácilmente.

410
00:19:21,290 --> 00:19:24,440
Si ordenamos la
relación de fase entre

411
00:19:24,440 --> 00:19:26,440
una cadena de
celdas correctamente

412
00:19:26,440 --> 00:19:29,340
obtendremos un campo
eléctrico alterno oscilante.

413
00:19:29,650 --> 00:19:33,040
La parte realmente genial es que
ahora podemos hacer agujeros aquí

414
00:19:33,040 --> 00:19:36,910
sin cambiar demasiado la geometría.
Y ahora las celdas están emparejadas

415
00:19:36,910 --> 00:19:40,270
de modo que podemos quitar todas
las fuentes de energía excepto una.

416
00:19:40,270 --> 00:19:43,320
Si añadimos un canal
aquí y un electrón allí

417
00:19:43,320 --> 00:19:47,530
y sincronizamos todo correctamente,
verán que obtenemos una aceleración

418
00:19:47,530 --> 00:19:49,530
en cada celda de la cavidad.

419
00:19:50,620 --> 00:19:52,790
Claro que el diablo
está en los detalles

420
00:19:52,790 --> 00:19:55,560
pero este es el principio
básico de una cavidad RF.

421
00:19:55,560 --> 00:19:57,000
Y...

422
00:19:58,000 --> 00:19:59,900
No lo decía bromeando...

423
00:20:07,500 --> 00:20:10,350
Y prácticamente todos los
aceleradores del planeta

424
00:20:10,350 --> 00:20:12,420
operan con esta
clase de dispositivos.

425
00:20:12,700 --> 00:20:16,000
Solo para darles un ejemplo,
esta es una cavidad de Tesla

426
00:20:16,000 --> 00:20:18,610
que tenemos en nuestros
aceleradores lineales en DESY

427
00:20:18,610 --> 00:20:20,320
aquí tenemos estas nueve celdas.

428
00:20:20,320 --> 00:20:22,460
Se trata de tecnología
de superconductores

429
00:20:22,460 --> 00:20:25,050
así que todo debe ser
ensamblado en un cuarto limpio,

430
00:20:25,050 --> 00:20:26,300
lo cual es desafiante.

431
00:20:26,300 --> 00:20:29,400
Luego ponemos ocho dentro de
una de estas cápsulas criogénicas

432
00:20:29,400 --> 00:20:32,880
con abundantes soportes y luego lo
conectamos con estas cosas amarillas

433
00:20:32,880 --> 00:20:35,090
aquí, y lo bajamos al túnel.

434
00:20:35,090 --> 00:20:37,920
Lo enfriamos con helio
líquido hasta 2º Kelvin,

435
00:20:37,920 --> 00:20:38,920
y...

436
00:20:38,920 --> 00:20:40,840
en estas cavidades
podemos alcanzar

437
00:20:40,840 --> 00:20:42,960
algo así como treinta
millones de voltios.

438
00:20:42,960 --> 00:20:44,160
Dentro de un metro.

439
00:20:44,160 --> 00:20:44,900
Entonces...

440
00:20:44,900 --> 00:20:48,700
Es cincuenta veces más de lo que
alcanza un acelerador de Van De Graaff.

441
00:20:48,700 --> 00:20:52,200
Si lo piensan son 30.000.000
de voltios entre estas dos manos...

442
00:20:52,200 --> 00:20:55,340
personalmente creo que es una
tecnología muy impresionante.

443
00:20:57,000 --> 00:20:57,990
En serio...

444
00:21:01,000 --> 00:21:01,800
Bien.

445
00:21:01,800 --> 00:21:04,600
El siguiente paso es
la fuente de electrones.

446
00:21:04,800 --> 00:21:08,600
Esta es una película del Photo
Injector Test Facility en Zeuthen,

447
00:21:08,600 --> 00:21:11,200
pero las fuentes de electrones
que tenemos en DESY

448
00:21:11,200 --> 00:21:12,800
son prácticamente iguales.

449
00:21:12,800 --> 00:21:14,880
Como ven, es una
máquina muy complicada

450
00:21:14,880 --> 00:21:18,570
y laboratorios completos se dedican
exclusivamente a su producción,

451
00:21:18,570 --> 00:21:21,140
pero este video muestra
los principios básicos.

452
00:21:21,140 --> 00:21:23,460
En el interior tienes 
una cavidad de bronce

453
00:21:23,460 --> 00:21:26,000
que está conectada
a la guía de ondas

454
00:21:26,000 --> 00:21:28,000
y en su interior

455
00:21:29,270 --> 00:21:32,000
tienes un fotocátodo, insertado aquí.

456
00:21:32,000 --> 00:21:35,000
Sobre este fotocátodo
impacta un pulso láser UV

457
00:21:35,000 --> 00:21:37,470
y cuando el rayo impacta
sobre este fotocátodo

458
00:21:37,470 --> 00:21:41,100
resulta una emisión de electrones,
a causa del efecto de fotoemisión.

459
00:21:41,100 --> 00:21:42,550
Entonces, cada una de estas

460
00:21:42,550 --> 00:21:44,200
cosas rojas

461
00:21:44,200 --> 00:21:47,080
son alrededor de mil o diez
mil millones de electrones

462
00:21:47,080 --> 00:21:48,860
y llamamos <i>paquete</i> a esto.

463
00:21:48,860 --> 00:21:51,770
Luego tenemos de nuevo
dos celdas en una cavidad RF

464
00:21:51,770 --> 00:21:55,770
y todo está sincronizado
para acelerar los electrones

465
00:21:55,770 --> 00:21:58,640
inmediatamente desde
que son generados.

466
00:22:02,150 --> 00:22:02,990
Bien.

467
00:22:02,990 --> 00:22:05,860
Por último necesitamos un
dispositivo para hacerlos irradiar

468
00:22:05,860 --> 00:22:07,760
y como les dije,
solo debemos...

469
00:22:07,760 --> 00:22:09,600
doblarlos formando un círculo.

470
00:22:10,090 --> 00:22:13,050
Podemos lograrlo simplemente
con dipolos magnéticos.

471
00:22:13,050 --> 00:22:15,400
Quizás sepan de física
del colegio o por ahí...

472
00:22:15,400 --> 00:22:18,700
la regla de la mano izquierda: si
tenemos un electrón de velocidad <i>v</i>

473
00:22:18,700 --> 00:22:20,940
y un campo magnético
perpendicular al mismo,

474
00:22:20,940 --> 00:22:23,700
recibirá una fuerza de
Lorentz en la tercera dirección

475
00:22:23,700 --> 00:22:25,700
y por lo tanto el conjunto

476
00:22:25,700 --> 00:22:28,400
se desvía en
forma de círculo.

477
00:22:28,400 --> 00:22:32,280
Ahora está todo listo para construir
nuestro anillo de almacenamiento.

478
00:22:32,280 --> 00:22:33,640
Tenemos una fuente de electrones,

479
00:22:33,640 --> 00:22:35,000
necesitamos una cavidad RF

480
00:22:35,000 --> 00:22:36,360
y luego un dipolo magnético.

481
00:22:36,360 --> 00:22:41,320
La partícula se desplazará en círculos,
emitiendo continuamente radiación sincrotrónica.

482
00:22:41,660 --> 00:22:44,760
Pero no es tan sencillo por
la conservación de la energía

483
00:22:44,760 --> 00:22:48,240
y a medida que emite radiación la
partícula perderá energía cinética

484
00:22:48,240 --> 00:22:50,960
hasta caer en una espiral y perderse.

485
00:22:50,960 --> 00:22:52,720
Debemos entonces reemplazarlo

486
00:22:52,720 --> 00:22:54,720
e insertar...

487
00:22:54,720 --> 00:22:55,850
secciones rectas

488
00:22:55,850 --> 00:23:00,790
donde colocar una cavidad RF para compensar
la pérdida de potencia en los dipolos magnéticos.

489
00:23:00,790 --> 00:23:04,060
Luego debemos añadir algunos
elementos de enfoque aquí.

490
00:23:04,060 --> 00:23:08,400
Utilizamos cuadrupolos magnéticos
para mantener estable este sistema.

491
00:23:08,650 --> 00:23:13,480
Este acelerador de partículas
se denomina sincrotrón.

492
00:23:13,480 --> 00:23:17,970
Originalmente esta clase de máquinas
se construyó para Física de Altas Energías

493
00:23:17,970 --> 00:23:22,170
como por ejemplo el Gran Colisionador
de Hadrones LHC del Laboratorio CERN

494
00:23:22,170 --> 00:23:24,270
es nada más que esto,
por supuesto...

495
00:23:24,270 --> 00:23:27,470
Pero el principio básico...
es... el sincrotrón

496
00:23:27,470 --> 00:23:29,840
y este podría ser
su detector ATLAS.

497
00:23:30,760 --> 00:23:32,760
A principios de los cincuentas,

498
00:23:32,760 --> 00:23:35,680
cuando se comenzó a construir
esta clase de aceleradores

499
00:23:35,680 --> 00:23:39,100
la radiación de sincrotrón solo
era considerada un limitante serio

500
00:23:39,100 --> 00:23:41,040
que hacía todo más complicado.

501
00:23:41,460 --> 00:23:43,040
Pero en los sesentas

502
00:23:43,040 --> 00:23:45,720
se descubrió la
difracción de rayos X

503
00:23:45,720 --> 00:23:49,920
y los científicos empezaron a vislumbrar
las posibilidades de esta radiación.

504
00:23:49,920 --> 00:23:52,790
Entonces colocaron 
lentes de rayos X aquí

505
00:23:52,790 --> 00:23:56,230
que guiaban la radiación
sincrotrónica hacia los experimentos.

506
00:23:56,230 --> 00:23:58,420
Esta clase de máquinas
se considera como

507
00:23:58,420 --> 00:24:01,360
la primera generación de
fuentes de luz sincrotrónica.

508
00:24:01,360 --> 00:24:04,220
Por ejemplo este es
el acelerador Tantalus I

509
00:24:04,220 --> 00:24:05,920
a finales de los sesentas.

510
00:24:05,920 --> 00:24:10,240
Aquí está el acelerador, la cavidad
RF y algunos dipolos magnéticos.

511
00:24:10,240 --> 00:24:12,940
Como ven, es
bastante pequeño.

512
00:24:12,940 --> 00:24:17,000
Muy pronto los científicos empezaron
a buscar más potencia en su radiación.

513
00:24:17,250 --> 00:24:20,490
En un <i>curvador</i> magnético
cada electron irradia, por lo que

514
00:24:20,490 --> 00:24:24,380
la intensidad de la luminosidad es
proporcional al número de electrones.

515
00:24:25,280 --> 00:24:27,800
Duplicar los electrones
duplica la potencia.

516
00:24:27,800 --> 00:24:30,370
Partiendo de ahí, si
quieres aumentar la energía,

517
00:24:30,370 --> 00:24:33,380
el primer paso obviamente
es añadir dipolos magnéticos.

518
00:24:33,380 --> 00:24:36,380
Este es un dispositivo de
inserción llamado Wiggler

519
00:24:36,380 --> 00:24:38,320
y básicamente no es
más que una serie

520
00:24:38,320 --> 00:24:41,200
de dipolos magnéticos
con polaridades alternativas.

521
00:24:41,200 --> 00:24:43,760
Los electrones se
desplazarán en eslalon

522
00:24:43,760 --> 00:24:47,280
y en cada curva obtendrás
la radiación sincrotrónica

523
00:24:47,280 --> 00:24:49,290
de cada dipolo
magnético individual.

524
00:24:49,290 --> 00:24:51,860
De este modo también
aumentarás la brillantez

525
00:24:51,860 --> 00:24:54,000
según el número de imanes.

526
00:24:54,880 --> 00:24:56,880
Entonces solo es eso.

527
00:24:56,880 --> 00:25:01,570
Luego la siguiente generación, o el
próximo paso hacia fuentes de luz

528
00:25:01,570 --> 00:25:05,260
sincrotrónicas de mayor luminosidad,
fue la invención del Ondulador.

529
00:25:05,260 --> 00:25:08,140
Un ondulador es un dispositivo
muy similar al Wiggler,

530
00:25:08,140 --> 00:25:12,650
la única diferencia es que ahora
el radio de desviación es tan pequeño

531
00:25:13,470 --> 00:25:18,270
que el cono de radiación apunta casi
siempre en la dirección del experimento.

532
00:25:18,470 --> 00:25:23,330
Los detalles matemáticos de esta
radiación son un poco complicados

533
00:25:23,330 --> 00:25:26,000
pero la idea es que
ahora tienes interferencia

534
00:25:26,000 --> 00:25:29,270
de la luz emitida en cada
desviación y de este modo

535
00:25:29,270 --> 00:25:32,200
comprimes la potencia
completa de un Wiggler

536
00:25:32,200 --> 00:25:34,800
en picos muy estrechos
en cuanto a la frecuencia.

537
00:25:34,900 --> 00:25:36,200
Esto es deseable porque

538
00:25:36,200 --> 00:25:39,620
recuerden que queremos capturar
imágenes por difracción de rayos X

539
00:25:39,620 --> 00:25:42,630
y necesitamos luz coherente,
en una única frecuencia de onda.

540
00:25:42,630 --> 00:25:44,930
Entonces colocamos
un filtro en cierto punto,

541
00:25:44,930 --> 00:25:47,120
y si el filtro está en
la misma frecuencia

542
00:25:47,120 --> 00:25:49,680
aumentará en gran
medida la brillantez.

543
00:25:50,690 --> 00:25:53,050
Y a esta clase de dispositivos los

544
00:25:53,050 --> 00:25:55,960
consideramos sincrotrones
de tercera generación.

545
00:25:55,960 --> 00:25:58,610
Son instalaciones
construidas específicamente

546
00:25:58,610 --> 00:26:01,600
para generar tanta radiación
sincrotrónica como sea posible

547
00:26:01,600 --> 00:26:04,110
con múltiples haces y
múltiples experimentos.

548
00:26:05,500 --> 00:26:08,200
Como pueden ver aquí,
hay muchas de ellas

549
00:26:08,200 --> 00:26:12,100
operando en países industrializados
alrededor de todo el mundo, actualmente.

550
00:26:12,100 --> 00:26:14,450
Y como ejemplo quisiera mostrarles

551
00:26:14,450 --> 00:26:16,500
el acelerador PETRA III

552
00:26:16,500 --> 00:26:18,400
que tenemos en
DESY en Hamburgo.

553
00:26:18,700 --> 00:26:20,100
Pero permítanme

554
00:26:20,800 --> 00:26:22,100
beber algo.

555
00:26:27,800 --> 00:26:29,000
Bien.

556
00:26:29,400 --> 00:26:31,200
Este es el campus de DESY

557
00:26:31,200 --> 00:26:33,800
y este anillo aquí es PETRA III.

558
00:26:34,100 --> 00:26:36,880
Tiene una circunferencia
de unos 2,3 kilómetros,

559
00:26:36,880 --> 00:26:39,750
así que es un dispositivo
considerable, incluyendo este

560
00:26:39,750 --> 00:26:41,930
hoyo experimental
de 300 metros de largo,

561
00:26:41,930 --> 00:26:44,300
del cual aquí pueden ver
un boceto esquemático.

562
00:26:44,300 --> 00:26:45,720
Cada una de estas líneas

563
00:26:45,720 --> 00:26:48,820
es un haz de rayos X con
sus propios experimentos.

564
00:26:49,420 --> 00:26:51,020
Desde el interior se ve así,

565
00:26:51,020 --> 00:26:53,050
pero no puedes
ver el acelerador

566
00:26:53,050 --> 00:26:56,000
porque todo debe estar aislado
con estos muros de concreto

567
00:26:56,000 --> 00:26:57,480
a causa de la radiación.

568
00:26:57,480 --> 00:27:00,120
Pero el acelerador está
aquí en el anillo interno,

569
00:27:00,120 --> 00:27:01,900
esta es una imagen del interior,

570
00:27:01,900 --> 00:27:06,480
y aquí están los haces con los
compartimientos experimentales al final.

571
00:27:08,200 --> 00:27:10,200
Como dije, es una
imagen del interior.

572
00:27:10,200 --> 00:27:12,160
Están los cuadrupolos magnéticos,

573
00:27:12,160 --> 00:27:13,630
algunos imanes de dirección,

574
00:27:13,630 --> 00:27:15,150
y los dispositivos amarillos

575
00:27:15,150 --> 00:27:16,440
son los onduladores,

576
00:27:16,440 --> 00:27:18,110
que producen la radiación.

577
00:27:18,510 --> 00:27:21,700
En estas instalaciones
el haz es muy costoso

578
00:27:21,700 --> 00:27:24,000
por lo que la mayoría deben

579
00:27:24,000 --> 00:27:25,800
estar automatizados.

580
00:27:25,800 --> 00:27:29,000
Por ejemplo, en este de aquí
tenemos un brazo robótico

581
00:27:29,000 --> 00:27:31,300
que toma las muestras de cristal

582
00:27:31,300 --> 00:27:33,300
del recipiente, aquí

583
00:27:33,300 --> 00:27:35,300
y las monta en el soporte.

584
00:27:35,750 --> 00:27:38,300
La precisión aquí es
realmente impresionante.

585
00:27:38,300 --> 00:27:41,300
Tenemos muestras de cristal

586
00:27:41,300 --> 00:27:43,300
tan pequeñas como 100 nanómetros

587
00:27:43,300 --> 00:27:45,300
que son rotadas sobre su eje

588
00:27:45,300 --> 00:27:49,280
bajo el haz de fotones,
que también mide 100 nm.

589
00:27:51,000 --> 00:27:53,380
Pero ¿por qué
utilizamos cristales?

590
00:27:53,980 --> 00:27:59,620
El motivo es que la intersección entre
nuestros rayos X y la materia es muy acotada.

591
00:27:59,620 --> 00:28:02,560
En promedio necesitamos
un millón de átomos alineados

592
00:28:02,560 --> 00:28:04,760
para conseguir un
solo fotón difractado.

593
00:28:04,760 --> 00:28:07,180
Como se imaginarán, es
necesario mucho más que

594
00:28:07,180 --> 00:28:09,880
un solo fotón para obtener
una imagen en el detector

595
00:28:09,880 --> 00:28:11,920
de donde podamos
calcular alguna cosa.

596
00:28:12,480 --> 00:28:15,920
Entonces lo que podemos hacer
es aumentar la cantidad de fotones,

597
00:28:15,920 --> 00:28:20,180
aunque esto está limitado por algunas
restricciones de nuestros aceleradores,

598
00:28:20,180 --> 00:28:23,690
por lo cual debemos incrementar la
cantidad de átomos en la muestra

599
00:28:23,690 --> 00:28:26,400
y lo hacemos a través
del cultivo de cristales.

600
00:28:26,400 --> 00:28:29,420
Esta es una proteína y
debemos hallar proteínas

601
00:28:29,420 --> 00:28:32,060
que nos permitan
formar celdas unitarias

602
00:28:32,060 --> 00:28:34,060
y entonces cultivar un cristal.

603
00:28:35,760 --> 00:28:37,060
Necesitamos muchas.

604
00:28:37,260 --> 00:28:41,000
Luego podemos colocar el
cristal bajo nuestro rayo X,

605
00:28:41,000 --> 00:28:43,000
capturar algunos puntos de difracción

606
00:28:43,000 --> 00:28:45,000
y, rotando el cristal sobre su propio eje,

607
00:28:45,000 --> 00:28:47,000
obtendremos un patrón de difracción 3D.

608
00:28:47,000 --> 00:28:50,800
A partir de esto podemos calcular un
mapa 3D de la densidad de electrones

609
00:28:50,800 --> 00:28:51,800
de nuestra muestra.

610
00:28:51,800 --> 00:28:55,400
Y si conocemos la densidad de
electrones, conocemos la estructura.

611
00:28:56,800 --> 00:28:59,880
Aquí pueden ver la
progresión de estructuras

612
00:28:59,880 --> 00:29:02,480
disponibles en la base
de datos de proteínas.

613
00:29:03,000 --> 00:29:07,480
Como ven, en los últimos 20 años
hubo un crecimiento sorprendente

614
00:29:07,480 --> 00:29:11,490
fundamentalmente posibilitado por
las imágenes por difracción de rayos X

615
00:29:11,490 --> 00:29:14,660
y las modernas fuentes de luz
sincrotrónica de 3ª generación.

616
00:29:14,660 --> 00:29:19,460
En la actualidad somos capaces de
fotografiar no solo pequeñas proteínas

617
00:29:19,460 --> 00:29:22,840
como la mioglobina sino también
muy grandes como los ribosomas.

618
00:29:22,840 --> 00:29:25,640
Esto no es para nada trivial.

619
00:29:25,640 --> 00:29:27,100
Por ejemplo, los ribosomas...

620
00:29:27,100 --> 00:29:29,430
el primer patrón de
difracción por rayos X

621
00:29:29,430 --> 00:29:31,640
de los ribosomas fue
conseguido en 1980,

622
00:29:31,640 --> 00:29:33,640
pero tomó 20 años a los científicos

623
00:29:33,640 --> 00:29:35,640
calcular su estructura.

624
00:29:36,760 --> 00:29:40,280
Y si bien este número
parece bastante alto

625
00:29:40,280 --> 00:29:43,760
hoy menos del dos por ciento
del proteoma humano es conocido.

626
00:29:43,960 --> 00:29:49,280
Es decir, el 98% de las proteínas
presentes en nuestro organismo

627
00:29:49,280 --> 00:29:50,260
son desconocidas.

628
00:29:50,460 --> 00:29:52,460
La causa de esto,
el cuello de botella,

629
00:29:52,460 --> 00:29:54,000
es el cultivo de cristales.

630
00:29:54,260 --> 00:29:55,850
Es realmente complicado lograr

631
00:29:55,850 --> 00:29:57,370
de la mayoría de las proteínas

632
00:29:57,370 --> 00:29:58,850
que formen grandes cristales.

633
00:29:58,850 --> 00:30:00,110
Algunas ni siquiera son...

634
00:30:00,110 --> 00:30:03,100
es imposible cristalizar de
ninguna forma, por ejemplo

635
00:30:03,100 --> 00:30:04,510
las proteínas de membrana.

636
00:30:04,510 --> 00:30:07,450
Y para otras es muy difícil
cultivar cristales grandes.

637
00:30:07,450 --> 00:30:09,390
Lo que idealmente
buscamos es lograr...

638
00:30:09,390 --> 00:30:11,200
ser capaces de
tomar una imagen

639
00:30:11,200 --> 00:30:14,210
de un cristal muy pequeño o
incluso una molécula aislada.

640
00:30:14,510 --> 00:30:16,130
Pero para conseguir esto

641
00:30:16,130 --> 00:30:20,500
debemos incrementar el número de
fotones a alrededor de cien millones.

642
00:30:20,660 --> 00:30:23,160
No es algo simple, pero
supongamos por ahora

643
00:30:23,160 --> 00:30:26,100
que pudiéramos construir
un anillo de almacenamiento

644
00:30:26,100 --> 00:30:28,740
de una luminosidad cien
millones de veces mayor

645
00:30:30,500 --> 00:30:33,980
para tomar una imagen por
difracción de un lisosoma.

646
00:30:33,980 --> 00:30:35,580
¿Qué sucedería?

647
00:30:35,580 --> 00:30:37,120
Bueno... esto.

648
00:30:37,120 --> 00:30:39,000
Esta es una simulación

649
00:30:39,000 --> 00:30:40,600
publicada hace un par de años

650
00:30:40,600 --> 00:30:43,480
y lo que ven es la explosión
coulombiana del lisosoma.

651
00:30:43,680 --> 00:30:47,040
Entonces, cuando el rayo X
impacta sobre la muestra

652
00:30:47,040 --> 00:30:50,720
de inmediato estallan todos
los electrones de la molécula.

653
00:30:50,720 --> 00:30:55,600
Lo que permanece son los núcleos,
de carga positiva, que se repelen.

654
00:30:55,900 --> 00:30:57,600
La molécula completa explota.

655
00:30:58,600 --> 00:31:02,360
El problema es que por los mismos
fundamentos de la dinámica molecular

656
00:31:02,360 --> 00:31:06,170
es imposible lograr que el pulso
en un anillo de almacenamiento

657
00:31:06,170 --> 00:31:08,440
sea menor o más corto
que un picosegundo.

658
00:31:08,440 --> 00:31:12,280
Incluso aunque lográramos que el
pulso tuviera la luminosidad suficiente

659
00:31:12,280 --> 00:31:14,120
para observar una molécula aislada,

660
00:31:14,120 --> 00:31:17,500
solo seríamos capaces de ver la
borrosa imagen de una explosión.

661
00:31:17,850 --> 00:31:21,220
Y fue aquí donde el láser de
electrones libres entró al juego,

662
00:31:21,220 --> 00:31:24,580
porque en un acelerador lineal
es fundamentalmente posible

663
00:31:24,580 --> 00:31:27,910
producir un pulso de rayos X tan
breve como un femtosegundo.

664
00:31:28,160 --> 00:31:30,820
Pero como dije, debemos colocar

665
00:31:30,820 --> 00:31:33,230
cien millones más de fotones

666
00:31:33,230 --> 00:31:35,160
en este pequeño pulso.

667
00:31:35,160 --> 00:31:36,500
Y no es algo simple.

668
00:31:36,500 --> 00:31:37,800
Lo que hacemos es...

669
00:31:37,800 --> 00:31:40,370
en primer lugar déjenme
reescalar este gráfico,

670
00:31:40,570 --> 00:31:42,000
reemplazamos...

671
00:31:43,200 --> 00:31:45,600
reemplazamos el ondulador

672
00:31:46,000 --> 00:31:48,100
por un ondulador mucho más largo.

673
00:31:51,120 --> 00:31:52,860
Ahora viene el punto clave,

674
00:31:52,860 --> 00:31:55,680
porque si ajustamos
todo correctamente,

675
00:31:55,680 --> 00:31:59,180
además del patrón de radiación
del ondulador más extenso,

676
00:31:59,180 --> 00:32:02,040
tendremos agudos picos
de radiación coherente.

677
00:32:02,040 --> 00:32:05,340
Esto es lo que hace al láser de
electrones libres tan importante.

678
00:32:05,340 --> 00:32:10,020
Matemáticamente, la radiación se amplía
según el cuadrado del número de electrones,

679
00:32:10,020 --> 00:32:14,120
y en nuestros bunches ese número
es de alrededor de cien millones.

680
00:32:14,120 --> 00:32:16,250
Es ciertamente una cifra significativa.

681
00:32:16,250 --> 00:32:20,250
Pero echemos un vistazo adentro,
a lo que sucede en el ondulador.

682
00:32:20,250 --> 00:32:24,250
Este es un paquete de electrones;
los puntos rojos son los electrones

683
00:32:24,250 --> 00:32:27,500
y todo el conjunto se desplaza
por el ondulador.

684
00:32:27,500 --> 00:32:29,790
Existe una relación de resonancia

685
00:32:29,790 --> 00:32:31,480
entre el período del ondulador

686
00:32:31,480 --> 00:32:33,480
y el período de la luz emitida.

687
00:32:33,480 --> 00:32:35,480
Aquí tienen el período del ondulador,

688
00:32:35,480 --> 00:32:40,280
la luz emitida, el factor
gamma y este valor K

689
00:32:40,280 --> 00:32:43,490
que incorpora una información
sobre los campos magnéticos

690
00:32:43,490 --> 00:32:45,130
pero por ahora no es importante.

691
00:32:45,130 --> 00:32:47,240
Solo me interesa
la longitud de onda

692
00:32:47,240 --> 00:32:50,140
de la luz emitida que
satisface esta relación.

693
00:32:52,970 --> 00:32:54,150
Ahora veamos.

694
00:32:54,150 --> 00:32:56,780
Esta es la onda electromagnética

695
00:32:57,040 --> 00:32:59,440
emitida por ese electrón

696
00:32:59,440 --> 00:33:02,010
mientras todo el paquete
se mueve arriba y abajo

697
00:33:02,010 --> 00:33:03,000
en esta imagen.

698
00:33:03,000 --> 00:33:05,550
Algunos electrones se
mueven en la dirección

699
00:33:05,550 --> 00:33:07,040
del campo eléctrico

700
00:33:07,040 --> 00:33:10,300
-disculpen, esta es la línea del
campo eléctrico que tracé aquí-.

701
00:33:10,300 --> 00:33:14,310
Algunos de los electrones se mueven en
la misma dirección que el campo eléctrico

702
00:33:14,310 --> 00:33:16,840
en tanto que otros lo
hacen en la dirección opuesta.

703
00:33:17,480 --> 00:33:22,000
Algunos ganarán impulso transversal
mientras que otros lo perderán.

704
00:33:22,000 --> 00:33:24,140
Y si le acertamos a la
relación de resonancia,

705
00:33:24,140 --> 00:33:26,760
tanto la dirección del
movimiento de los electrones

706
00:33:26,760 --> 00:33:28,760
como de las ondas
electromagnéticas

707
00:33:28,760 --> 00:33:30,760
cambia de sentido
al mismo tiempo.

708
00:33:31,260 --> 00:33:33,260
Este proceso continúa repitiéndose

709
00:33:33,260 --> 00:33:36,880
y mientras todo esto sucede
estamos en una chicana magnética,

710
00:33:37,100 --> 00:33:39,400
es decir que hay dispersión.

711
00:33:39,400 --> 00:33:40,590
Dispersión significa

712
00:33:41,400 --> 00:33:44,230
que los radios de flexión
dependen de la energía,

713
00:33:44,230 --> 00:33:47,400
si tienes alta energía el
radio de flexión es mayor

714
00:33:47,400 --> 00:33:50,440
y si tienes menor energía
el radio de flexión es menor.

715
00:33:51,040 --> 00:33:51,550
Entonces,

716
00:33:51,550 --> 00:33:54,850
algunas de las partículas tienen
un impulso transversal mayor

717
00:33:54,850 --> 00:33:57,100
-más energía transversal,
por así decirlo-

718
00:33:57,100 --> 00:33:59,880
y se desplazarán,
unas retrasándose

719
00:33:59,880 --> 00:34:02,450
y otras adelantándose
respecto del paquete.

720
00:34:02,450 --> 00:34:04,580
Tenemos un efecto
de auto-ordenamiento

721
00:34:04,580 --> 00:34:06,350
que se replica a sí mismo.

722
00:34:07,180 --> 00:34:09,500
Ahora, regresando
a la perspectiva general...

723
00:34:10,000 --> 00:34:13,440
Al principio comenzamos
con radiación incoherente.

724
00:34:13,440 --> 00:34:17,120
Todos los electrones, mientras
giran alrededor del círculo,

725
00:34:17,120 --> 00:34:19,120
irradian

726
00:34:19,120 --> 00:34:21,920
pero no hay relación
de fase constante entre ellos.

727
00:34:22,520 --> 00:34:24,090
Eso es radiación incoherente

728
00:34:24,090 --> 00:34:26,460
y la intensidad de
esta clase de radiación

729
00:34:26,460 --> 00:34:28,719
es proporcional a la
cantidad de emisores,

730
00:34:29,389 --> 00:34:30,420
en este

731
00:34:30,659 --> 00:34:32,719
ejemplo, el número de electrones.

732
00:34:32,719 --> 00:34:34,989
Ahora, a medida que
el paquete se desplaza

733
00:34:34,989 --> 00:34:36,159
sobre el ondulador,

734
00:34:36,159 --> 00:34:37,800
el efecto de auto-ordenamiento

735
00:34:37,800 --> 00:34:39,739
conduce a un 
micro-empaquetamiento

736
00:34:39,739 --> 00:34:42,929
exactamente a la misma escala
de longitud que esa radiación.

737
00:34:42,929 --> 00:34:45,000
Así que para tener
una longitud de onda

738
00:34:45,000 --> 00:34:46,400
de acuerdo a esta relación

739
00:34:46,400 --> 00:34:48,400
utilizaremos radiación coherente

740
00:34:48,400 --> 00:34:51,679
que es proporcional al cuadrado
de la cantidad de electrones.

741
00:34:52,420 --> 00:34:54,360
Bien, pero no
es simple pasar

742
00:34:54,360 --> 00:34:57,240
de la radiación incoherente
a la radiación coherente,

743
00:34:57,240 --> 00:35:00,570
especialmente cuando
intentas obtener rayos X

744
00:35:00,570 --> 00:35:01,000
aquí.

745
00:35:02,600 --> 00:35:03,450
Lo siento.

746
00:35:04,300 --> 00:35:06,560
Lo que necesitamos
es un rayo pequeño

747
00:35:06,560 --> 00:35:09,200
-esto es solo para dar
una idea del orden,

748
00:35:09,200 --> 00:35:11,100
no tomen estos valores
muy en serio,

749
00:35:11,100 --> 00:35:14,000
pueden involucrar
a dos o tres de ellos-,

750
00:35:14,100 --> 00:35:17,110
necesitamos un rayo pequeño,
de alrededor de diez micrones

751
00:35:17,110 --> 00:35:20,800
de sección transversal, debemos
hacerlo tan pequeño como 10 µm

752
00:35:20,800 --> 00:35:23,400
y hacerlo alcanzar alta energía,

753
00:35:23,400 --> 00:35:26,160
alrededor de diez mil
millones de electronvoltios.

754
00:35:26,160 --> 00:35:29,350
Y necesitamos un ondulador
muy extenso, de cientos de metros.

755
00:35:29,350 --> 00:35:31,390
Y dentro de este ondulador

756
00:35:32,350 --> 00:35:35,520
alinear los electrones
en menos de 10 µm

757
00:35:35,520 --> 00:35:40,590
para obtener una superposición
entre los electrones y la luz.

758
00:35:40,590 --> 00:35:42,320
Es un desafío importante.

759
00:35:42,400 --> 00:35:45,530
Este es un esquema del láser
de electrones libres descripto

760
00:35:45,530 --> 00:35:47,930
Solemos tener varias
etapas de aceleración

761
00:35:47,930 --> 00:35:49,900
y entre ellas chicanas magnéticas,

762
00:35:49,900 --> 00:35:52,160
que denominamos
compresores de paquetes,

763
00:35:52,160 --> 00:35:55,400
y es donde generamos
estos paquetes tan cortos.

764
00:35:55,400 --> 00:35:56,900
Luego un largo ondulador

765
00:35:56,900 --> 00:35:59,400
y finalmente descartamos los electrones

766
00:35:59,400 --> 00:36:01,400
y la luz alcanza
los experimentos.

767
00:36:03,990 --> 00:36:06,400
Como pueden ver aquí,
en este momento hay

768
00:36:06,400 --> 00:36:08,400
cinco de ellos
en funcionamiento

769
00:36:10,000 --> 00:36:14,100
y al menos cinco operando
en régimen de rayos X duros.

770
00:36:14,100 --> 00:36:17,700
y como ejemplo quisiera
mostrarles el European XFEL,

771
00:36:17,700 --> 00:36:20,830
que es el láser de electrones
libres más grande de la tierra.

772
00:36:21,030 --> 00:36:22,830
Este es un mapa de Hamburgo,

773
00:36:22,830 --> 00:36:26,970
pueden ver que mide en
total unos tres kilómetros

774
00:36:26,970 --> 00:36:29,200
se extiende desde
el campus de DESY

775
00:36:30,100 --> 00:36:33,960
hasta el adyacente estado
federal de Schleswig-Holstein

776
00:36:33,960 --> 00:36:35,760
donde los experimentos,

777
00:36:35,760 --> 00:36:38,080
donde está instalado
el hoyo experimental.

778
00:36:38,220 --> 00:36:41,560
Pero no puedes ver mucho
desde arriba porque todo está

779
00:36:41,560 --> 00:36:42,700
bajo tierra.

780
00:36:42,900 --> 00:36:45,600
Quisiera mostrarles
un video realizado

781
00:36:46,890 --> 00:36:51,000
realizado mientras el acelerador
todavía estaba en construcción,

782
00:36:51,200 --> 00:36:54,600
ya que ahora no sería
posible caminar ahí abajo,

783
00:36:54,600 --> 00:36:56,600
simplemente te morirías, pero

784
00:36:56,600 --> 00:36:58,600
entonces era posible y creo...

785
00:37:00,600 --> 00:37:03,200
Sí, era realmente
increíble estar ahí abajo

786
00:37:03,200 --> 00:37:05,000
y ver toda esta alta
tecnología junto a tí

787
00:37:05,000 --> 00:37:06,800
y que nunca
se terminaba.

788
00:37:07,400 --> 00:37:08,700
Pero bueno,

789
00:37:08,700 --> 00:37:11,020
lo que ven ahora es
el acelerador principal,

790
00:37:11,020 --> 00:37:12,800
que continúa
otro kilómetro.

791
00:37:12,800 --> 00:37:15,150
Si ven donde estamos
continúa dos minutos,

792
00:37:15,150 --> 00:37:16,910
creo que es un
poco aburrido, pero

793
00:37:16,910 --> 00:37:19,360
pueden ver este video
si quieren en su casa.

794
00:37:20,000 --> 00:37:22,140
Creo que dupliqué
la velocidad, igual.

795
00:37:23,100 --> 00:37:25,030
Pero quiero darles algunas cifras.

796
00:37:25,280 --> 00:37:29,480
Entonces, en promedio
consumimos unos 9,5 MW

797
00:37:29,480 --> 00:37:30,580
de la red eléctrica.

798
00:37:30,580 --> 00:37:33,650
Esto equivale al consumo de
energía de una ciudad pequeña.

799
00:37:34,100 --> 00:37:38,300
De eso, gracias a la utilización
de tecnología RF superconductiva,

800
00:37:38,300 --> 00:37:40,700
podemos utilizar el
10% en nuestro rayo.

801
00:37:40,700 --> 00:37:44,000
De modo que la potencia
promedio del rayo es de 900 kW,

802
00:37:44,000 --> 00:37:47,000
lo que es impresionante
para un acelerador lineal.

803
00:37:47,550 --> 00:37:52,000
De ahí disponemos
del 0,1% para el rayo X,

804
00:37:52,430 --> 00:37:54,800
pero al final menos del 1%

805
00:37:55,050 --> 00:37:55,800
impacta

806
00:37:56,650 --> 00:37:59,000
o cubre los puntos de difracción.

807
00:37:59,200 --> 00:38:00,800
Entonces, podrían argumentar

808
00:38:00,800 --> 00:38:03,680
que la eficiencia general
de esta máquina es terrible.

809
00:38:04,790 --> 00:38:05,980
Y estaría de acuerdo.

810
00:38:06,880 --> 00:38:11,360
Además, 900 W de potencia en un
rayo X no parece tan impresionante,

811
00:38:11,360 --> 00:38:14,370
pero lo que da a esta máquina
un valor de mil millones de euros

812
00:38:14,370 --> 00:38:18,160
es la habilidad de comprimir esa
potencia en picos muy estrechos.

813
00:38:18,440 --> 00:38:21,020
Así que lo interesante
es su máxima potencia.

814
00:38:21,420 --> 00:38:25,350
En promedio tenemos una
frecuencia de repetición de 27 kHz.

815
00:38:25,350 --> 00:38:29,000
Es una producción de rayos X
de 27000 pulsos por segundo,

816
00:38:29,450 --> 00:38:32,200
con una longitud de
onda de 0,5 Ångström,

817
00:38:32,500 --> 00:38:34,330
una energía de 1 mJ,

818
00:38:34,330 --> 00:38:37,220
y una duración 
de 3 fs cada pulso.

819
00:38:37,450 --> 00:38:42,000
Es decir, este es el tiempo que
le toma a la luz viajar un micrón.

820
00:38:42,800 --> 00:38:44,800
Es realmente muy corto.

821
00:38:46,600 --> 00:38:50,800
Podemos enfocar este rayo X
en un punto muy estrecho

822
00:38:50,800 --> 00:38:52,820
y en este punto
de concentración

823
00:38:52,820 --> 00:38:57,200
alcanzar una densidad energética
de diez a la 17ª potencia W/cm2

824
00:38:57,700 --> 00:39:02,000
Supongo que desconocen lo que diez
a la 17ª potencia W/cm2 representa

825
00:39:02,000 --> 00:39:03,480
pero les daré un ejemplo.

826
00:39:03,480 --> 00:39:05,350
Equivale a la densidad energética

827
00:39:05,350 --> 00:39:08,900
de toda la energía solar
que recibe el planeta

828
00:39:08,900 --> 00:39:11,220
concentrada sobre
un centímetro cuadrado.

829
00:39:11,540 --> 00:39:13,440
Es verdaderamente intensa.

830
00:39:13,440 --> 00:39:16,700
Y debes ser cuidadoso porque
si accidentalmente le das a algo...

831
00:39:20,050 --> 00:39:20,900
Otra cosa

832
00:39:21,240 --> 00:39:22,900
que quisiera mostrarles es

833
00:39:23,490 --> 00:39:27,100
que no es para nada sencillo
fabricar ni operar esta máquina.

834
00:39:27,400 --> 00:39:29,720
Solo para el European XFEL

835
00:39:29,720 --> 00:39:32,790
tenemos un sistema de control
con 9 millones de variables

836
00:39:32,790 --> 00:39:35,550
Esta es una foto que tomé
de la sala de control en DESY.

837
00:39:35,550 --> 00:39:37,550
Como ven, hay numerosas pantallas

838
00:39:37,550 --> 00:39:39,250
y tienes acceso a todas ellas.

839
00:39:39,250 --> 00:39:43,950
No es simple diseñar un sistema
que puedan operar varias personas

840
00:39:43,950 --> 00:39:46,800
y proporcione acceso a todo esto.

841
00:39:46,800 --> 00:39:48,990
Hice una animación
o captura de pantalla

842
00:39:48,990 --> 00:39:51,410
porque una vez tuve un
turno de medición en FLASH,

843
00:39:51,410 --> 00:39:54,400
que es otro XFEL
que tenemos en DESY

844
00:39:54,800 --> 00:39:57,200
Y tenía que medir
una señal toroidal

845
00:39:57,200 --> 00:40:00,050
que no estaba en el nivel
superior del sistema operativo.

846
00:40:00,050 --> 00:40:02,000
Me llevó un buen rato encontrarlo.

847
00:40:02,440 --> 00:40:04,100
Entonces, este es

848
00:40:04,230 --> 00:40:07,400
el panel principal
del sistema de control

849
00:40:07,400 --> 00:40:08,700
y como ven

850
00:40:08,700 --> 00:40:10,700
cuando presionan
algunos botones

851
00:40:10,700 --> 00:40:13,700
se abrirán nuevos paneles
con otra cantidad de botones.

852
00:40:14,270 --> 00:40:16,030
Y si oprimen uno
de estos botones

853
00:40:17,030 --> 00:40:18,630
otro panel se abre y

854
00:40:19,630 --> 00:40:20,630
por favor

855
00:40:22,730 --> 00:40:25,280
Por favor noten estos
subpaneles por aquí

856
00:40:25,280 --> 00:40:26,300
y aquí,

857
00:40:28,700 --> 00:40:29,750
pero finalmente...

858
00:40:38,800 --> 00:40:41,770
Necesitamos muchos
expertos trabajando juntos

859
00:40:41,770 --> 00:40:44,660
porque nadie es capaz de
tener todo eso en la cabeza.

860
00:40:46,950 --> 00:40:51,400
Otra cifra interesante que hallé
es el ritmo de producción de datos.

861
00:40:51,400 --> 00:40:53,400
Ahora no me refiero a la máquina,

862
00:40:53,400 --> 00:40:56,000
sino al detector de
rayos X.

863
00:40:56,400 --> 00:40:58,500
Y allí tenemos un megapíxel

864
00:40:58,500 --> 00:41:00,500
a una resolución de 16 bits

865
00:41:00,500 --> 00:41:04,400
y queremos registrar esto
27000 veces por segundo.

866
00:41:04,400 --> 00:41:07,100
Esto representa 16 GB/s.

867
00:41:07,500 --> 00:41:11,310
Para darles un número,
el LHC después del filtrado

868
00:41:11,310 --> 00:41:13,310
tiene alrededor de 600 MB/s.

869
00:41:13,310 --> 00:41:16,440
Como se imaginarán, también
necesitamos muy sofisticados

870
00:41:16,990 --> 00:41:18,100
niveles de disparo

871
00:41:18,100 --> 00:41:20,170
para lidiar con este
volumen de datos.

872
00:41:20,170 --> 00:41:23,920
Porque nadie es capaz de
registrar o procesar 16 GB/s.

873
00:41:24,740 --> 00:41:28,600
Por ejemplo, esta es la
cantidad de datos almacenados

874
00:41:28,600 --> 00:41:32,000
durante las primeras semanas de
funcionamiento del European XFEL

875
00:41:32,000 --> 00:41:33,800
Como ven, son cientos de TB.

876
00:41:33,800 --> 00:41:35,680
Y tengan en cuenta
que en ese período

877
00:41:35,680 --> 00:41:39,760
la máquina operaba a menos
del 10% de su capacidad total.

878
00:41:39,760 --> 00:41:42,300
Entonces aquí estamos
hablando de petabytes.

879
00:41:43,290 --> 00:41:46,100
Tampoco esto es
tan fácil de controlar.

880
00:41:46,580 --> 00:41:49,100
Finalmente quisiera
cerrar esta charla

881
00:41:49,100 --> 00:41:53,600
con una aplicación única que solo
es posible realizar en estos XFEL

882
00:41:53,600 --> 00:41:56,160
y está relacionada con
las películas moleculares.

883
00:41:57,180 --> 00:41:58,500
Por ejemplo, este

884
00:41:59,600 --> 00:42:02,470
compuesto de hierro en
solución de acetonitrilo.

885
00:42:02,470 --> 00:42:05,760
Si lo golpeas con un rayo láser
UV, o luz ultavioleta en general

886
00:42:06,390 --> 00:42:08,100
reaccionará químicamente

887
00:42:08,100 --> 00:42:12,450
dando lugar a una azida-ligando
y el enlace a la molécula solvente

888
00:42:12,990 --> 00:42:15,700
Es química, lo sabemos
desde hace décadas,

889
00:42:15,700 --> 00:42:17,700
pero el problema
es básicamente que

890
00:42:17,700 --> 00:42:20,330
la totalidad de nuestro
conocimiento de química

891
00:42:20,330 --> 00:42:22,200
es ciencia de equilibrio.

892
00:42:22,200 --> 00:42:25,720
Conocemos los reactivos y
los productos de la reacción

893
00:42:25,720 --> 00:42:28,350
pero no sabemos lo
que ocurre en el interín.

894
00:42:28,350 --> 00:42:31,840
Y por lo general no hay una
sola vía de reacción sino varias

895
00:42:31,840 --> 00:42:33,840
con diferentes probabilidades.

896
00:42:33,840 --> 00:42:36,760
Y como pueden suponer, si
no sabemos nada del interín

897
00:42:36,760 --> 00:42:40,920
es realmente difícil diseñar una
droga o un catalizador o algo así.

898
00:42:40,920 --> 00:42:42,050
Solo se trata de

899
00:42:42,490 --> 00:42:44,000
nada más que

900
00:42:44,200 --> 00:42:46,120
no sé, ciencia aplicada ACME,

901
00:42:46,120 --> 00:42:48,120
es decir, ensayo y error.

902
00:42:48,120 --> 00:42:51,700
Sería en verdad beneficioso
saber lo que ocurre en el interín.

903
00:42:51,940 --> 00:42:54,420
Y con el XFEL podemos hacerlo.

904
00:42:54,720 --> 00:42:58,000
Esta es una imagen del hoyo
experimental en Schenefeld,

905
00:42:58,000 --> 00:43:00,000
aquí tenemos estos cinco haces

906
00:43:00,000 --> 00:43:02,000
y ahora veremos uno de ellos.

907
00:43:06,050 --> 00:43:06,990
Entonces aquí

908
00:43:07,700 --> 00:43:09,900
pueden desembocar
nuestros rayos X.

909
00:43:10,290 --> 00:43:12,650
Esta es una sección de
diagnóstico de fotones

910
00:43:12,650 --> 00:43:15,080
donde analizamos las
propiedades de los rayos X

911
00:43:15,080 --> 00:43:17,160
y aquí finalmente
tenemos el objetivo.

912
00:43:17,160 --> 00:43:20,450
Se trata de un chorro
de muestra líquida

913
00:43:20,850 --> 00:43:22,960
y no es sencillo de diseñar

914
00:43:22,960 --> 00:43:24,520
porque queremos

915
00:43:24,520 --> 00:43:27,600
que una molécula individual
sea impactada por el rayo X,

916
00:43:27,600 --> 00:43:30,170
no queremos que sean dos
y no queremos que sean cero.

917
00:43:30,170 --> 00:43:32,140
Todo esto debe
ocurrir en el vacío,

918
00:43:32,500 --> 00:43:36,500
y no es una tarea trivial construir
esta clase de compartimientos.

919
00:43:37,300 --> 00:43:38,100
Ahora bien,

920
00:43:38,100 --> 00:43:40,920
¿cómo podemos obtener
una película molecular de esto?

921
00:43:40,920 --> 00:43:44,050
En primer lugar debemos
controlar el inicio de la reacción

922
00:43:44,050 --> 00:43:46,280
y esto se puede hacer
con un pulso láser UV.

923
00:43:46,280 --> 00:43:49,250
Entonces, golpeamos las
moléculas con nuestro láser UV

924
00:43:49,250 --> 00:43:50,760
y la reacción se desencadena.

925
00:43:50,760 --> 00:43:53,480
Luego podemos hacer una
captura con nuestro rayo X.

926
00:43:53,980 --> 00:43:57,450
Y sincronizando el retraso
entre el rayo X y el láser UV

927
00:43:57,450 --> 00:44:00,100
podemos tomar capturas
de las diferentes etapas

928
00:44:00,100 --> 00:44:01,400
de esta reacción.

929
00:44:02,100 --> 00:44:04,200
Y eso sería todo,

930
00:44:04,200 --> 00:44:07,080
pero además las
lecturas del detector

931
00:44:07,080 --> 00:44:08,700
son muy sofisticadas.

932
00:44:08,700 --> 00:44:10,700
Entre las diferentes capas,

933
00:44:11,300 --> 00:44:15,080
porque entre pulso y pulso
solo hay 200 nanosegundos,

934
00:44:15,080 --> 00:44:17,750
y ya el detector debe
tomar la siguiente captura.

935
00:44:17,750 --> 00:44:19,570
No es sencillo
construir algo así.

936
00:44:19,570 --> 00:44:23,200
Y este es básicamente el detector
de rayos X más poderoso de la tierra.

937
00:44:23,200 --> 00:44:23,900
Pero

938
00:44:24,300 --> 00:44:26,480
finalmente tenemos las imágenes

939
00:44:26,480 --> 00:44:27,800
y a partir de cada una

940
00:44:27,800 --> 00:44:29,250
podemos calcular

941
00:44:31,000 --> 00:44:32,820
la estructura de nuestra molécula

942
00:44:32,820 --> 00:44:34,300
y si las juntamos todas

943
00:44:34,650 --> 00:44:37,160
podemos hacer
la película molecular

944
00:44:37,160 --> 00:44:38,600
de una reacción química.

945
00:44:39,450 --> 00:44:41,960
Ya ven lo que se requiere
para realizar algo así

946
00:44:41,960 --> 00:44:43,920
y ustedes, supongo que

947
00:44:44,220 --> 00:44:46,230
comprenden que
es un largo recorrido

948
00:44:46,230 --> 00:44:47,990
hasta llegar a
algo como esto.

949
00:44:49,240 --> 00:44:49,900
Pero,

950
00:44:49,900 --> 00:44:51,600
en principio, creo,

951
00:44:51,600 --> 00:44:52,800
les he mostrado

952
00:44:52,800 --> 00:44:56,490
no solo cómo logramos determinar
las estructuras de estas proteínas

953
00:44:56,490 --> 00:44:57,380
sino también

954
00:44:58,270 --> 00:45:00,220
cómo los láseres
de electrones libres

955
00:45:00,220 --> 00:45:01,800
podrían posibilitarnos

956
00:45:02,400 --> 00:45:04,300
en un par de años, quizás décadas

957
00:45:04,300 --> 00:45:07,810
ver esta clase de películas no
como interpretaciones artísticas

958
00:45:07,810 --> 00:45:10,300
sino como verdadera
información experimental.

959
00:45:10,500 --> 00:45:11,500
Bueno

960
00:45:11,500 --> 00:45:13,200
muchas gracias.

961
00:45:13,200 --> 00:45:14,400
Si tienen preguntas.

962
00:45:43,660 --> 00:45:45,000
Thorsten,

963
00:45:45,000 --> 00:45:49,040
Thorsten, muchas gracias por
esta charla altamente educativa.

964
00:45:49,680 --> 00:45:51,130
Si cualquier cosa va mal

965
00:45:51,480 --> 00:45:53,230
con tu posgrado en Berkeley

966
00:45:53,700 --> 00:45:56,360
te recomiendo pasarte
a divulgación científica.

967
00:46:04,660 --> 00:46:08,020
Bien, ya tenemos una pregunta
desde internet, según escuché.

968
00:46:09,460 --> 00:46:12,020
<i>Sí, de hecho hay una
 pregunta de </i>Geuchen<i>:</i>

969
00:46:12,820 --> 00:46:15,970
<i>¿Cuán buena es la replicabilidad
 de los experimentos?</i>

970
00:46:19,300 --> 00:46:21,640
He visto la charla
de ayer, también

971
00:46:22,640 --> 00:46:23,640
y creo que...

972
00:46:27,100 --> 00:46:30,000
¿Te refieres a los experimentos
de rayos X en general

973
00:46:30,000 --> 00:46:32,000
o los del European XFEL?

974
00:46:33,350 --> 00:46:34,660
Está en internet, claro.

975
00:46:34,760 --> 00:46:35,400
De acuerdo.

976
00:46:39,200 --> 00:46:40,590
Yo diría

977
00:46:40,590 --> 00:46:41,990
que se replican

978
00:46:41,990 --> 00:46:43,100
bastante bien.

979
00:46:43,100 --> 00:46:46,480
Existen experimentos realizados
en diversas fuentes de rayos X

980
00:46:46,480 --> 00:46:49,300
y periódicamente intentan comprobar

981
00:46:49,300 --> 00:46:51,370
con otras fuentes
de rayos X o intentan

982
00:46:52,200 --> 00:46:54,370
pequeñas variantes
de los experimentos

983
00:46:54,370 --> 00:46:56,630
y creo que esto es
una forma de replicarlos.

984
00:46:57,570 --> 00:46:59,990
Pero no soy un experto en fotones,

985
00:46:59,990 --> 00:47:01,000
de modo que no...

986
00:47:01,750 --> 00:47:02,840
Construí la máquina,

987
00:47:02,840 --> 00:47:05,010
no me importa mucho la cuestión

988
00:47:05,300 --> 00:47:06,300
de las imágenes.

989
00:47:08,990 --> 00:47:09,990
Lo siento.

990
00:47:11,230 --> 00:47:11,990
Bien.

991
00:47:12,190 --> 00:47:13,990
Micrófono uno, por favor.

992
00:47:15,900 --> 00:47:17,360
<i>Sí, una charla increíble,</i>

993
00:47:17,360 --> 00:47:18,960
<i>también debo admitir eso.</i>

994
00:47:19,460 --> 00:47:22,500
<i>¿Cuál es el estado actual de los XFEL?</i>

995
00:47:22,500 --> 00:47:24,320
<i>Porque has mostrado ahora al final</i>

996
00:47:24,320 --> 00:47:26,780
<i>este procedimiento para
 hacer una película,</i>

997
00:47:26,780 --> 00:47:30,500
<i>¿cuán lejos estamos de
 lograr un ejemplo simple?</i>

998
00:47:34,900 --> 00:47:36,690
Algo así como un año, tal vez.

999
00:47:37,100 --> 00:47:38,690
Es decir, depende.

1000
00:47:38,690 --> 00:47:41,400
No les conté lo difícil
que resulta de hacer,

1001
00:47:41,400 --> 00:47:45,450
la cantidad de imágenes que necesitas
combinar para hacer una película así.

1002
00:47:45,960 --> 00:47:50,100
Debes combinar varios cientos
de miles de imágenes de rayos X

1003
00:47:51,000 --> 00:47:53,200
o imágenes por difracción
para realizar la película.

1004
00:47:53,200 --> 00:47:54,660
Necesitas gran cantidad

1005
00:47:54,660 --> 00:47:55,700
de tiempo de rayos X

1006
00:47:55,700 --> 00:47:57,500
y especialmente ahora, creo,

1007
00:47:58,000 --> 00:48:00,560
es más complicado
preparar las muestras

1008
00:48:02,060 --> 00:48:05,940
y alcanzar la capacidad máxima
por ciertas dificultades del acelerador.

1009
00:48:05,940 --> 00:48:08,010
Yo arriesgaría que
alrededor de un año

1010
00:48:08,010 --> 00:48:09,520
para lograr algo.

1011
00:48:09,520 --> 00:48:12,150
<i>En general la máquina
 está lista y funcionando</i>

1012
00:48:12,150 --> 00:48:13,400
Funciona ahora mismo.

1013
00:48:13,400 --> 00:48:14,100
<i>para empezar.</i>

1014
00:48:14,100 --> 00:48:14,750
Sí, sí.

1015
00:48:14,750 --> 00:48:15,790
Bueno, gracias.

1016
00:48:16,350 --> 00:48:19,290
Es solo que no todas las
subinstancias funcionan.

1017
00:48:19,290 --> 00:48:22,490
Algunos compartimientos
experimentales no están listos,

1018
00:48:23,100 --> 00:48:26,290
o algunas propiedades de
los rayos no se logran todavía.

1019
00:48:28,770 --> 00:48:31,100
Muy bien, micrófono
número cuatro, por favor.

1020
00:48:33,400 --> 00:48:36,000
<i>¿Cómo impides que la
 molécula se introduzca por</i>

1021
00:48:38,300 --> 00:48:39,500
<i>láser de electrones libres?</i>

1022
00:48:39,500 --> 00:48:40,940
Disculpa, ¿otra vez por favor?

1023
00:48:41,060 --> 00:48:44,450
<i>Has mostrado antes que si no
 tienes un cristal de moléculas</i>

1024
00:48:44,450 --> 00:48:46,390
<i>que se deteriora
 instantáneamente</i>

1025
00:48:46,390 --> 00:48:49,000
<i>y afirmado que era
 un escollo para el FEL.</i>

1026
00:48:49,450 --> 00:48:53,000
¿Te refieres a cómo impedimos
que la molécula explote?

1027
00:48:53,300 --> 00:48:53,950
<i>Sí.</i>

1028
00:48:54,290 --> 00:48:55,350
No lo impedimos.

1029
00:48:55,650 --> 00:48:56,550
<i>Bueno.</i>

1030
00:48:57,300 --> 00:48:59,700
Sí, es aniquilada
en cada disparo.

1031
00:49:00,350 --> 00:49:01,880
Por esta razón debemos

1032
00:49:01,880 --> 00:49:05,000
hacer cien mil capturas,
porque luego de cada...

1033
00:49:06,050 --> 00:49:08,000
Tal vez si me permiten mostrarles

1034
00:49:08,200 --> 00:49:09,000
esto quizás.

1035
00:49:10,200 --> 00:49:11,000
Cada disparo...

1036
00:49:11,790 --> 00:49:14,760
Esta es nuestra molécula y
es impactada por este láser

1037
00:49:14,760 --> 00:49:16,710
y a cada disparo se desintegra.

1038
00:49:16,710 --> 00:49:19,590
Es más complicado porque
la orientación de la muestra

1039
00:49:20,130 --> 00:49:21,640
es aleatoria en cada disparo.

1040
00:49:21,640 --> 00:49:24,390
Necesitamos software muy
sofisticado para calcular

1041
00:49:24,390 --> 00:49:27,450
esta imagen tridimensional
por difracción a partir de eso

1042
00:49:28,250 --> 00:49:30,690
y finalmente poder
determinar la estructura.

1043
00:49:30,690 --> 00:49:33,000
Es mucho más difícil
que sobre un cristal,

1044
00:49:33,000 --> 00:49:34,900
porque allí conoces la orientación

1045
00:49:34,900 --> 00:49:37,200
y puedes rotarlo en
una dirección definida.

1046
00:49:37,400 --> 00:49:39,800
Pero en definitiva
cada disparo es...

1047
00:49:40,800 --> 00:49:43,200
Necesitas obtener los
datos de un disparo.

1048
00:49:46,880 --> 00:49:49,000
Bien. Micrófono número uno por favor.

1049
00:49:49,490 --> 00:49:51,300
<i>Esto es más bien un tecnicismo.</i>

1050
00:49:52,990 --> 00:49:57,050
<i>¿Cuál es la potencia en el
 depósito del rayo de electrones</i>

1051
00:49:57,250 --> 00:49:59,640
<i>y qué utilizan en el mismo</i>

1052
00:49:59,640 --> 00:50:04,000
<i>para conseguir una cantidad
 de bremsstrahlung emitida</i>

1053
00:50:04,000 --> 00:50:07,080
<i>a niveles aceptables para
 no destruir todo con eso?</i>

1054
00:50:07,080 --> 00:50:10,190
Sí, precisamente la
limitación a 900 kW,

1055
00:50:10,190 --> 00:50:13,780
es por la especificación que nos
da el proveedor de <i>bremsstrahlung</i>

1056
00:50:15,540 --> 00:50:17,240
para operar con estas máquinas.

1057
00:50:19,540 --> 00:50:21,680
Utilizamos grandes bloques de

1058
00:50:22,500 --> 00:50:24,400
es grafeno, creo,

1059
00:50:24,400 --> 00:50:26,400
y una especie de imán rotativo

1060
00:50:27,300 --> 00:50:30,560
para evitar que el rayo
impacte sobre el mismo punto

1061
00:50:30,560 --> 00:50:31,540
cada vez.

1062
00:50:32,740 --> 00:50:35,340
Pero es básicamente un gran bloque

1063
00:50:35,340 --> 00:50:38,400
muy largo, como unos ocho metros

1064
00:50:38,400 --> 00:50:39,440
como así de grande

1065
00:50:39,440 --> 00:50:41,050
y tenemos varios de ellos

1066
00:50:41,050 --> 00:50:43,050
que se pueden intercambiar

1067
00:50:43,050 --> 00:50:44,400
y luego deben

1068
00:50:45,400 --> 00:50:47,300
retirarlos por algunas décadas

1069
00:50:48,050 --> 00:50:49,300
a que se enfríen.

1070
00:50:59,000 --> 00:51:00,680
Micrófono cuatro, por favor.

1071
00:51:02,100 --> 00:51:05,200
<i>Primero gracias de nuevo
 por esta extraordinaria charla.</i>

1072
00:51:07,100 --> 00:51:09,120
<i>Esta es una pregunta muy ambiciosa,</i>

1073
00:51:09,580 --> 00:51:10,120
<i>pero,</i>

1074
00:51:11,120 --> 00:51:15,220
<i>¿está previsto que el
 crecimiento de estas capacidades</i>

1075
00:51:15,220 --> 00:51:19,820
<i>continuará más allá de lo que han
 logrado los láseres de electrones libres?</i>

1076
00:51:19,820 --> 00:51:20,620
<i>y</i>

1077
00:51:20,620 --> 00:51:25,280
<i>¿Hay un atisbo de la que sería
 la quinta generación de sincrotrones?</i>

1078
00:51:25,800 --> 00:51:27,610
Consulté a un
par de sujetos

1079
00:51:28,010 --> 00:51:30,330
en el marco de la
preparación de esta charla

1080
00:51:30,330 --> 00:51:34,130
y dependiendo del lugar
responden cosas diferentes.

1081
00:51:34,400 --> 00:51:36,400
Algunos dicen que no,

1082
00:51:37,700 --> 00:51:39,400
que serían técnicas diferentes.

1083
00:51:39,400 --> 00:51:41,600
Los FEL tienen la capacidad única

1084
00:51:41,600 --> 00:51:43,260
de producir pulsos muy cortos

1085
00:51:43,260 --> 00:51:45,060
y tal vez en esto todavía mejoren

1086
00:51:45,060 --> 00:51:46,750
la marca de un femtosegundo pero

1087
00:51:46,750 --> 00:51:49,820
existen herramientas como
la difracción de electrones, o

1088
00:51:50,570 --> 00:51:52,630
también la microscopía de electrones,

1089
00:51:52,630 --> 00:51:55,690
que pueden ser más adecuadas
para determinadas muestras.

1090
00:51:55,690 --> 00:51:57,500
Pero yo no sé realmente

1091
00:51:57,500 --> 00:52:01,260
cuál podría ser el próximo paso en
fuentes de radiación sincrotrónica.

1092
00:52:02,280 --> 00:52:03,260
<i>Gracias.</i>

1093
00:52:04,420 --> 00:52:06,520
Bien, seamos justos con internet,

1094
00:52:06,520 --> 00:52:07,680
¿hay alguna pregunta?

1095
00:52:08,200 --> 00:52:10,260
<i>Sí, tenemos algunas preguntas más.</i>

1096
00:52:13,280 --> 00:52:17,280
Barking Sheep <i>pregunta ¿cuánto
 tiempo toma realizar un experimento?</i>

1097
00:52:17,280 --> 00:52:20,900
<i>Entre redactar la especificación
 del experimento, enviar el rayo,</i>

1098
00:52:20,900 --> 00:52:24,360
<i>recolectar todas las capturas
 y producir una imagen.</i>

1099
00:52:25,400 --> 00:52:26,660
El tiempo para el rayo es

1100
00:52:28,200 --> 00:52:29,920
algo así como...

1101
00:52:29,920 --> 00:52:32,700
En FLASH y otros FEL

1102
00:52:32,700 --> 00:52:35,800
el plazo habitual de un
puesto son ocho horas.

1103
00:52:36,450 --> 00:52:38,150
La máquina funciona 24/7, pero

1104
00:52:38,550 --> 00:52:41,800
algunos experimentos toman
ocho, otros 16, otros dos días

1105
00:52:41,800 --> 00:52:43,600
pero ese es el ordenamiento.

1106
00:52:43,600 --> 00:52:45,600
Entonces digamos que unas diez horas.

1107
00:52:47,000 --> 00:52:50,600
En alistar el experimento
está el cuello de botella,

1108
00:52:50,600 --> 00:52:52,600
puede tomar hasta una semana.

1109
00:52:54,600 --> 00:52:56,720
Lamentablemente no tengo una imagen

1110
00:52:56,720 --> 00:52:58,760
del hoyo experimental en FLASH, pero

1111
00:52:58,760 --> 00:53:00,760
tenemos varios haces.

1112
00:53:02,160 --> 00:53:04,100
y son diez personas preparando allí

1113
00:53:04,100 --> 00:53:06,200
el experimento durante una semana

1114
00:53:06,200 --> 00:53:08,900
y luego tienen ocho horas de rayos X

1115
00:53:08,900 --> 00:53:10,900
y después dedican medio año

1116
00:53:11,850 --> 00:53:13,300
a la lectura de los datos

1117
00:53:13,300 --> 00:53:15,500
y la composición de estas imágenes.

1118
00:53:17,350 --> 00:53:18,960
De modo que el tiempo del haz,

1119
00:53:18,960 --> 00:53:20,520
capturar las imágenes,

1120
00:53:20,520 --> 00:53:22,080
es la parte más pequeña.

1121
00:53:23,880 --> 00:53:25,890
Bien. Micrófono uno, por favor.

1122
00:53:26,490 --> 00:53:28,620
<i>Gracias por la excelente charla también.</i>

1123
00:53:28,620 --> 00:53:31,020
<i>Mi pregunta es,
 seguro conoces</i>

1124
00:53:31,820 --> 00:53:34,920
<i>este proyecto de software
 de plegamiento de proteínas</i>

1125
00:53:35,220 --> 00:53:38,400
<i>que intenta hacer estas
 imágenes por cálculo,</i>

1126
00:53:38,650 --> 00:53:40,360
<i>¿qué tal funciona eso</i>

1127
00:53:40,360 --> 00:53:43,200
<i>y qué aporte representan
 propuestas como esta?</i>

1128
00:53:43,200 --> 00:53:46,330
Ese es el punto, no sabemos
qué tan correctamente funcionan.

1129
00:53:47,000 --> 00:53:50,330
Es decir, están las simulaciones
y puedes encontrarlas en Youtube

1130
00:53:50,330 --> 00:53:52,330
y son agradables, pero...

1131
00:53:54,330 --> 00:53:55,330
<i>Nadie sabe.</i>

1132
00:53:55,820 --> 00:53:57,330
<i>Bueno, gracias.</i>

1133
00:53:58,260 --> 00:54:01,080
<i>Bien. Otro, micrófono uno, por favor.</i>

1134
00:54:01,080 --> 00:54:03,080
<i>Sí, fue una charla increíble.</i>

1135
00:54:04,400 --> 00:54:08,600
<i>¿Podría ampliar sobre la forma de
 concentrar el pulso de rayos X?</i>

1136
00:54:08,600 --> 00:54:11,600
Sí, pero dudo que tenga
una respuesta a tu pregunta...

1137
00:54:11,600 --> 00:54:13,600
¡Yo debería ampliar!

1138
00:54:20,380 --> 00:54:22,000
<i>¿Pregunta de internet?</i>

1139
00:54:24,870 --> 00:54:27,000
Unrestricted Eve <i>quisiera saber</i>

1140
00:54:27,000 --> 00:54:29,000
<i>si puedes dar más detalles</i>

1141
00:54:29,000 --> 00:54:32,800
<i>sobre cómo la cámara de rayos
 X logra incorporar tantos datos</i>

1142
00:54:32,800 --> 00:54:35,440
<i>en un período de
 tiempo tan breve.</i>

1143
00:54:36,440 --> 00:54:39,040
A la pregunta de internet:
no, en verdad no puedo.

1144
00:54:40,200 --> 00:54:42,140
Intenté consultar con el sujeto

1145
00:54:42,140 --> 00:54:43,540
que diseñó el detector,

1146
00:54:43,540 --> 00:54:46,850
o era el encargado
del diseño del detector,

1147
00:54:46,850 --> 00:54:48,800
pero ya estaba de vacaciones

1148
00:54:48,800 --> 00:54:50,700
la semana previa a navidad.

1149
00:54:50,700 --> 00:54:52,100
De modo que no pude

1150
00:54:53,000 --> 00:54:56,300
conseguir una respuesta a esta
cuestión, no lo sé exactamente

1151
00:54:56,300 --> 00:54:58,300
solo sé que son múltiples capas...

1152
00:55:01,260 --> 00:55:03,520
No, creo que estaría
diciendo estupideces.

1153
00:55:05,000 --> 00:55:07,520
Creo que planeaban publicar pronto

1154
00:55:07,920 --> 00:55:09,000
un gran

1155
00:55:09,220 --> 00:55:10,900
exhaustivo

1156
00:55:11,950 --> 00:55:14,700
material completo acerca
del detector de rayos X

1157
00:55:14,700 --> 00:55:17,200
en su página web
del European XFEL.

1158
00:55:17,780 --> 00:55:20,500
Te recomendaría buscarlo ahí.

1159
00:55:21,500 --> 00:55:23,100
Pero volviendo a tu pregunta,

1160
00:55:23,200 --> 00:55:25,400
lo hacemos con diamantes

1161
00:55:26,150 --> 00:55:28,000
o cristales similares al diamante.

1162
00:55:28,000 --> 00:55:30,250
Este es un espejo de
rayos X que tenemos

1163
00:55:30,750 --> 00:55:32,540
y tenemos un, ¿cómo es?

1164
00:55:32,840 --> 00:55:34,830
ángulo de incidencia demencial.

1165
00:55:36,090 --> 00:55:38,290
Así es como enfocamos estos haces.

1166
00:55:38,650 --> 00:55:39,500
Y es bastante...

1167
00:55:43,200 --> 00:55:44,500
Salió en las noticias

1168
00:55:44,500 --> 00:55:47,200
la lisura de este espejo
es realmente increíble

1169
00:55:47,200 --> 00:55:49,200
pero no tengo las
cifras ahora mismo.

1170
00:55:49,700 --> 00:55:51,400
Búsquenlo, es desquiciado.

1171
00:55:55,000 --> 00:55:56,800
<i>De nuevo, micrófono uno.</i>

1172
00:55:57,600 --> 00:56:00,360
<i>Por supuesto que es una
 asombrosa pieza de hardware</i>

1173
00:56:00,360 --> 00:56:03,600
<i>pero como mencionabas cuando
 mostraste el programa de control</i>

1174
00:56:03,600 --> 00:56:05,870
<i>también un increíble
 ejemplo de software</i>

1175
00:56:05,870 --> 00:56:07,600
<i>y cantidad de software.</i>

1176
00:56:07,900 --> 00:56:09,780
<i>Puedes darnos algunas cifras sobre</i>

1177
00:56:10,150 --> 00:56:13,410
<i>la cantidad de programas, líneas
 de código, años de desarrollo,</i>

1178
00:56:13,410 --> 00:56:14,900
<i>lo que sea, porque</i>

1179
00:56:14,900 --> 00:56:17,880
<i>gastaron mil millones
 en hardware, pero</i>

1180
00:56:18,470 --> 00:56:20,580
<i>el sofware también
 sea probablemente...</i>

1181
00:56:21,700 --> 00:56:22,840
Sí, por supuesto.

1182
00:56:22,840 --> 00:56:24,840
Ese sería un número interesante.

1183
00:56:24,840 --> 00:56:26,680
No, no tengo el número de líneas

1184
00:56:26,980 --> 00:56:28,300
incluidas en este código.

1185
00:56:28,300 --> 00:56:30,300
Sé que la cantidad de compu...

1186
00:56:31,690 --> 00:56:34,260
de potencia de CPU que
necesitamos no es tan alta.

1187
00:56:35,260 --> 00:56:37,360
Lo más difícil de lograr

1188
00:56:37,360 --> 00:56:40,170
es que todos los canales
aparezcan en el sistema,

1189
00:56:40,170 --> 00:56:41,580
por lo que la parte gráfica,

1190
00:56:42,170 --> 00:56:43,980
la interfaz gráfica es

1191
00:56:43,980 --> 00:56:45,470
mayor desafío que

1192
00:56:47,770 --> 00:56:49,270
el proceso de los datos.

1193
00:56:49,270 --> 00:56:51,270
Pero no puedo precisar cuánto,

1194
00:56:51,670 --> 00:56:53,270
realmente lo desconozco.

1195
00:56:53,270 --> 00:56:55,270
Pero si me escribes,

1196
00:56:55,270 --> 00:56:58,310
al final de las diapositivas
está mi dirección de correo

1197
00:56:58,310 --> 00:57:01,110
podría preguntarles a
algunos colegas en DESY.

1198
00:57:05,400 --> 00:57:07,610
<i>Bien. Micrófono dos, por favor.</i>

1199
00:57:08,270 --> 00:57:11,210
<i>También tengo una pregunta
 sobre el sistema de control,</i>

1200
00:57:11,210 --> 00:57:14,820
<i>¿tienen un lenguaje de consulta
 para encontrar los comandos</i>

1201
00:57:14,820 --> 00:57:17,510
<i>en lugar de tener que pasar
 por todas esas ventanas?</i>

1202
00:57:18,510 --> 00:57:19,510
Sí, desde luego,

1203
00:57:19,510 --> 00:57:20,610
desde luego, pero

1204
00:57:20,610 --> 00:57:23,480
habitualmente cuando no
tienes idea de lo que buscas,

1205
00:57:23,880 --> 00:57:27,580
a veces es más simple si tienes una
GUI donde al menos está ordenado.

1206
00:57:27,580 --> 00:57:30,160
Pero claro que puedes acceder,

1207
00:57:30,160 --> 00:57:31,760
también leer y escribir

1208
00:57:31,760 --> 00:57:33,100
a través de

1209
00:57:33,100 --> 00:57:34,600
solo escribiendo líneas.

1210
00:57:38,650 --> 00:57:39,950
¿Preguntas de internet?

1211
00:57:40,500 --> 00:57:41,950
<i>No hay más preguntas.</i>

1212
00:57:41,950 --> 00:57:43,700
Bien. Micrófono uno, por favor.

1213
00:57:45,400 --> 00:57:46,400
<i>Mi pregunta es:</i>

1214
00:57:46,400 --> 00:57:48,600
<i>¿hay algún sitio de control</i>

1215
00:57:49,700 --> 00:57:52,100
<i>para las publicaciones</i>

1216
00:57:52,100 --> 00:57:54,100
<i>como de solo acceso abierto o así?</i>

1217
00:57:56,700 --> 00:57:57,600
¿En DESY?

1218
00:57:57,900 --> 00:58:00,810
<i>Mi investigador acude
 por tiempo para un haz,</i>

1219
00:58:00,810 --> 00:58:02,810
<i>¿debo cumplir con alguna política?</i>

1220
00:58:03,410 --> 00:58:04,810
Sí, debes publicar.

1221
00:58:05,300 --> 00:58:07,400
Quiero decir, debes publicar en...

1222
00:58:08,530 --> 00:58:10,600
<i>¿Es de acceso abierto?
 Esa es la pregunta.</i>

1223
00:58:10,600 --> 00:58:13,350
Sí, es un buen punto.
Creo que no necesariamente.

1224
00:58:13,350 --> 00:58:14,250
<i>Bueno.</i>

1225
00:58:14,250 --> 00:58:17,350
Debes asegurar que tus
resultados se publican.

1226
00:58:19,800 --> 00:58:21,000
Dado que no es...

1227
00:58:24,000 --> 00:58:25,500
Sí, es un buen punto.

1228
00:58:25,500 --> 00:58:27,350
Sé que una compañía privada

1229
00:58:27,350 --> 00:58:29,300
también puede solicitar tiempo

1230
00:58:29,300 --> 00:58:31,500
pero deben pagar mucho dinero

1231
00:58:31,500 --> 00:58:32,500
para conseguirlo.

1232
00:58:32,500 --> 00:58:35,300
Pero si eres un investigador científico

1233
00:58:35,300 --> 00:58:37,000
o una universidad o algo,

1234
00:58:37,350 --> 00:58:38,580
lo tienes sin costo.

1235
00:58:42,480 --> 00:58:44,080
Gracias.