WEBVTT
00:00:17.780 --> 00:00:20.520
X, F, E, L...
00:00:20.560 --> 00:00:24.160
Rayos X... Electrones Libres...
Láseres...
00:00:24.160 --> 00:00:26.160
¿Qué es todo esto?
00:00:27.640 --> 00:00:28.300
Sí.
00:00:28.370 --> 00:00:30.000
Algo... algo así...
00:00:30.400 --> 00:00:32.990
es como la longitud de
onda más estrecha posible,
00:00:33.200 --> 00:00:34.920
y definitivamente no
00:00:34.920 --> 00:00:36.880
cabe en la medida de un lápiz.
00:00:37.420 --> 00:00:39.570
Bueno, Thorsten Hellert
00:00:39.800 --> 00:00:41.460
es un físico nuclear
00:00:41.460 --> 00:00:44.380
que trabaja en el
Sincrotrón Electrónico Alemán
00:00:44.580 --> 00:00:45.800
en Hamburgo,
00:00:46.000 --> 00:00:48.460
y tiene las respuestas
a estas cuestiones.
00:00:50.180 --> 00:00:52.000
Y va a presentarnos
00:00:52.650 --> 00:00:54.920
su mundo de Láseres
de Electrones Libres
00:00:54.920 --> 00:00:56.720
y sus aplicaciones.
00:00:56.720 --> 00:00:58.520
Demos la bienvenida a Thorsten.
00:01:04.590 --> 00:01:06.440
Sí, gracias.
00:01:07.000 --> 00:01:09.220
Debo admitir que
estoy un poco nervioso,
00:01:09.220 --> 00:01:11.410
no solo por esta cosa,
sino también porque
00:01:11.410 --> 00:01:13.590
mi computadora
falló y obtuve éste
00:01:13.590 --> 00:01:17.100
hace una hora y no sé si
la presentación funcionará.
00:01:17.500 --> 00:01:19.430
Pero bueno,
esperemos que sí.
00:01:20.000 --> 00:01:23.000
De todos modos me hace muy
feliz ver que tantos de ustedes
00:01:23.000 --> 00:01:25.300
están interesados en
aceleradores de partículas.
00:01:25.300 --> 00:01:28.370
Y quiero decir que esta no es
una relación unidireccional.
00:01:28.370 --> 00:01:31.180
Hablé con muchos colegas en
DESY y también en los EUA,
00:01:31.180 --> 00:01:34.250
y todos, literalmente, estaban
enterados de este Congreso.
00:01:34.250 --> 00:01:37.990
La mayoría incluso sabía que
se realizaría en Leipzig este año.
00:01:37.990 --> 00:01:42.100
Así que podría decir que todos los
físicos de aceleradores de partículas,
00:01:42.100 --> 00:01:44.900
que conozco, al menos, son
también seguidores del CCC
00:01:44.900 --> 00:01:47.280
y están interesados
en este congreso.
00:01:47.780 --> 00:01:49.080
Bueno, pero...
00:01:52.160 --> 00:01:54.540
tal vez es suficiente
trivialidad por ahora
00:01:54.540 --> 00:01:56.160
pasemos a la ciencia.
00:01:56.480 --> 00:01:59.630
Entonces, mientras ven esta
presentación sus neuronas
00:01:59.630 --> 00:02:02.840
se disparan incesantemente,
enviando impulsos eléctricos
00:02:02.840 --> 00:02:04.340
a las neuronas vecinas.
00:02:04.340 --> 00:02:06.050
Pero ¿cómo funciona este proceso?
00:02:06.050 --> 00:02:08.490
Es decir, ¿de qué están
compuestas las neuronas?
00:02:08.639 --> 00:02:10.840
Este arte de la Universidad de Harvard
00:02:10.840 --> 00:02:12.720
nos permite echar un vistazo dentro.
00:02:12.990 --> 00:02:16.680
Cada neurona contiene una
gran variedad de proteínas,
00:02:16.680 --> 00:02:18.000
macromoléculas enormes,
00:02:18.000 --> 00:02:20.840
cada una con cientos
de miles de átomos.
00:02:21.120 --> 00:02:24.620
Hasta el cuarenta por ciento
del volumen total de cada célula
00:02:24.620 --> 00:02:26.380
esta ocupado por estas proteínas.
00:02:26.500 --> 00:02:29.130
Y mientras que el ADN
contiene las instrucciones,
00:02:29.130 --> 00:02:32.320
las proteínas se fabrican en
algún lugar dentro de la célula
00:02:32.320 --> 00:02:35.720
y luego deben ser transportadas
al destino donde se necesitan.
00:02:35.820 --> 00:02:38.390
Por ejemplo, las proteínas
de membrana deben ser
00:02:38.880 --> 00:02:41.200
transportadas a la
superficie de la célula.
00:02:42.200 --> 00:02:44.580
Esto lo realizan las
denominadas vesículas
00:02:44.580 --> 00:02:46.300
como el amigo
azul que ven allí.
00:02:46.350 --> 00:02:48.230
Entonces, la proteína se les adhiere
00:02:48.230 --> 00:02:51.100
y proteínas motoras
como esta quinasa aquí
00:02:51.550 --> 00:02:55.400
arrastran la vesícula a través
de largas cadenas moleculares
00:02:55.750 --> 00:02:58.400
que se atraviesan
la célula; aquí la verde.
00:02:59.180 --> 00:03:01.870
No sé si habrán visto una
animación como ésta antes.
00:03:01.870 --> 00:03:03.940
Cuando vi este video
por primera vez,
00:03:03.940 --> 00:03:06.630
y cuando reconocí la
enorme complejidad
00:03:06.630 --> 00:03:08.480
de las bases moleculares de la vida,
00:03:09.080 --> 00:03:11.080
realmente me dejó sin aliento.
00:03:11.800 --> 00:03:14.410
Pero ¿se han preguntado
cómo sabemos todo esto?
00:03:14.410 --> 00:03:18.110
Es decir, ¿cómo podemos conocer
la estructura de esta proteína quinasa?
00:03:18.110 --> 00:03:21.580
Y la respuesta está en las
fuentes de luz sincrotrónicas.
00:03:21.580 --> 00:03:24.680
La vasta mayoría de estas
proteínas fue determinada
00:03:24.680 --> 00:03:27.980
en sincrotrones de 3ª generación,
que son los más modernos.
00:03:27.980 --> 00:03:31.480
En esta charla les mostraré la
construcción de estas máquinas
00:03:31.480 --> 00:03:32.900
y cómo capturar una imagen.
00:03:33.380 --> 00:03:36.450
Pero la siguiente pregunta es
¿cómo sabemos las dinámicas?
00:03:36.780 --> 00:03:39.720
¿Cómo sabemos la forma en
que estas proteínas se pliegan?
00:03:39.980 --> 00:03:42.760
Y, honestamente, no
tenemos ni puta idea.
00:03:43.360 --> 00:03:44.300
Entonces,
00:03:44.560 --> 00:03:47.160
que no los engañe el
nombre Harvard University;
00:03:47.160 --> 00:03:48.920
esto solo es
una vista artística
00:03:48.920 --> 00:03:51.330
y no sabemos cómo
una proteína se pliega,
00:03:51.330 --> 00:03:54.960
nadie ha visto nunca algo así
ni atestiguado la reacción química.
00:03:55.380 --> 00:03:58.700
Pero hacia el final de esta charla
les habré mostrado que ahora
00:03:58.710 --> 00:04:01.720
disponemos de una máquina,
el láser de electrones libres
00:04:01.720 --> 00:04:05.880
que podría ser capaz de observar
estas proteínas a su escala natural
00:04:06.200 --> 00:04:07.900
de un par de femtosegundos.
00:04:08.990 --> 00:04:11.900
Ahora bien, para que todos
partamos de la misma página
00:04:11.900 --> 00:04:14.350
debo repasar el
espectro electromagnético.
00:04:15.100 --> 00:04:17.899
Estamos rodeados de
ondas electromagnéticas
00:04:18.200 --> 00:04:20.829
que podemos clasificar
según su longitud de onda
00:04:20.829 --> 00:04:22.680
como diferentes ondas.
00:04:22.680 --> 00:04:24.100
Por ejemplo las ondas de radio,
00:04:24.100 --> 00:04:26.490
con algunos metros
o más en longitud de onda.
00:04:26.790 --> 00:04:29.230
Luego las microondas,
de algunos centímetros
00:04:29.390 --> 00:04:30.650
y luego las infrarrojas
00:04:30.650 --> 00:04:31.640
y la luz visible,
00:04:31.640 --> 00:04:33.600
con algunos cientos de nanómetros
00:04:33.740 --> 00:04:34.790
de longitud de onda.
00:04:36.290 --> 00:04:39.990
Si reducimos más la longitud de
onda llegamos a la luz ultravioleta,
00:04:39.990 --> 00:04:42.260
y finalmente a 0,1 nm
00:04:42.260 --> 00:04:43.400
o un Ångström,
00:04:43.400 --> 00:04:44.570
tenemos los rayos X.
00:04:45.840 --> 00:04:47.850
Y existe una restricción fundamental
00:04:47.850 --> 00:04:49.170
si quieres observar algo
00:04:49.170 --> 00:04:52.610
con radiación electromagnética,
a saber, el Límite de difracción.
00:04:53.600 --> 00:04:57.140
Dice básicamente que si
quieres observar dos objetos
00:04:57.140 --> 00:04:58.240
a una distancia d,
00:04:58.240 --> 00:04:59.860
necesitas una longitud de onda
00:04:59.860 --> 00:05:01.800
dentro del rango de esa distancia
00:05:01.800 --> 00:05:02.450
o sea menor.
00:05:03.040 --> 00:05:05.800
Si quieres estudiar una
hormiga o una bacteria
00:05:05.990 --> 00:05:09.060
utilizas luz visible, porque
tiene una longitud de onda
00:05:09.060 --> 00:05:11.430
menor al tamaño de estos objetos.
00:05:11.660 --> 00:05:13.540
Pero si quieres estudiar a los virus
00:05:13.540 --> 00:05:15.140
o las proteínas que vimos
00:05:15.140 --> 00:05:16.540
o incluso moléculas menores,
00:05:16.540 --> 00:05:17.880
debemos utilizar rayos X.
00:05:18.560 --> 00:05:22.060
En realidad nuestra forma de tomar
una imagen de algo tan pequeño
00:05:22.060 --> 00:05:25.680
es bastante diferente a lo que estás
acostumbrado con tus ojos o cámara.
00:05:25.680 --> 00:05:28.240
Hacemos imágenes por
difracción de rayos X.
00:05:28.240 --> 00:05:32.240
Y antes de mostrarles cómo funciona,
debo decirles algo sobre Coherencia.
00:05:32.950 --> 00:05:35.120
Comenzamos con una
fuente normal de luz
00:05:35.120 --> 00:05:37.440
que emite en diversas
longitudes de onda
00:05:37.440 --> 00:05:39.760
señaladas aquí por
los diferentes colores.
00:05:39.930 --> 00:05:42.540
Y el origen de estas
ondas está disperso.
00:05:43.200 --> 00:05:45.700
No tenemos ninguna
relación de fase fija
00:05:45.700 --> 00:05:47.240
en un punto
en el espacio.
00:05:47.240 --> 00:05:49.060
Esto se llama
luz incoherente.
00:05:49.060 --> 00:05:51.340
Es la luz que nos
rodea normalmente.
00:05:52.140 --> 00:05:56.040
Quizás hayan aprendido en la clase
de física que si coloco una ranura
00:05:56.480 --> 00:06:00.240
las ondas se propagan como si
las emitiera una fuente puntual
00:06:00.480 --> 00:06:01.920
en el hueco de esta apertura.
00:06:02.320 --> 00:06:05.300
Ahora tenemos una relación
de fase constante en el espacio
00:06:05.300 --> 00:06:07.640
y la denominamos luz
espacialmente coherente.
00:06:08.050 --> 00:06:12.000
El siguiente paso hacia la
coherencia es agregar un filtro
00:06:12.220 --> 00:06:15.540
que solo atraviesa una clase
particular de longitudes de onda,
00:06:16.200 --> 00:06:17.900
Ahora es luz coherente.
00:06:18.130 --> 00:06:21.300
Y si nos consideramos a
gran distancia de la fuente
00:06:21.600 --> 00:06:24.480
podemos tomar estas ondas
como si fueran ondas planas.
00:06:24.840 --> 00:06:28.600
Ahora bien, si añado algo aquí,
por ejemplo una doble ranura,
00:06:28.720 --> 00:06:32.050
obtendré un patrón de
interferencia y sobre una pantalla,
00:06:32.050 --> 00:06:35.600
seré capaz de detectar
un patrón de difracción.
00:06:36.100 --> 00:06:41.600
La clave es que existe una relación
matemática entre el patrón de difracción
00:06:41.600 --> 00:06:44.080
y el ordenamiento
físico de los objetos.
00:06:44.380 --> 00:06:46.980
Entonces, si conozco
el patrón de difracción
00:06:46.980 --> 00:06:50.180
y la distancia entre la
pantalla y el objeto,
00:06:50.440 --> 00:06:53.070
puedo calcular a partir
del patrón de difracción
00:06:53.480 --> 00:06:55.600
el ordenamiento
físico de los objetos.
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
00:07:00.750 --> 00:07:03.600
sino electrones donde los
fotones se redistribuyen.
00:07:04.480 --> 00:07:05.700
Para darles un ejemplo,
00:07:06.060 --> 00:07:10.810
esta es la imagen microscópica de una
muestra impactada por un pulso de rayos X,
00:07:10.810 --> 00:07:15.070
y este es el patrón de difracción que
registramos sobre la pantalla del detector.
00:07:16.280 --> 00:07:19.420
Es un poco más difícil
que el ejemplo anterior,
00:07:19.420 --> 00:07:22.360
pero el punto es... esta es la
reconstrucción de la muestra.
00:07:22.660 --> 00:07:23.540
A partir de esto
00:07:23.840 --> 00:07:25.360
puedes calcular la de aquí.
00:07:25.360 --> 00:07:27.780
Estas dos, aunque
no es muy intuitivo,
00:07:27.780 --> 00:07:29.660
son matemáticamente equivalentes.
00:07:30.900 --> 00:07:32.030
Puedes calcular esto
00:07:32.030 --> 00:07:34.470
a partir del patrón de
difracción sin conocer
00:07:34.470 --> 00:07:36.300
la muestra original.
00:07:36.900 --> 00:07:40.620
Y este tipo de imágenes se
realiza desde hace décadas.
00:07:40.990 --> 00:07:42.540
Para darles un ejemplo,
00:07:44.160 --> 00:07:46.480
el descubrimiento de
la estructura del ADN
00:07:46.480 --> 00:07:49.990
solo fue posible gracias a que
Rosalind Franklin realizara estas
00:07:49.990 --> 00:07:52.180
tomas por difracción
de un cristal de ADN.
00:07:52.680 --> 00:07:55.660
Y adivinen quiénes se
llevaron el Nobel por esto
00:07:55.960 --> 00:07:57.900
desde luego, los
dos hombres blancos.
00:07:58.240 --> 00:08:02.600
Pero esa es otra historia turbia que
les recomiendo buscar más tarde.
00:08:03.120 --> 00:08:06.560
La cuestión acerca de estos tubos
de rayos X es que son muy limitados
00:08:06.560 --> 00:08:10.320
en luminosidad, y es complicado si
quieres estudiar algo en movimiento.
00:08:10.460 --> 00:08:13.400
Todos saben que si quieres
retratar algo en movimiento
00:08:13.400 --> 00:08:15.560
debes reducir la
velocidad del obturador.
00:08:16.080 --> 00:08:20.150
Para un caballo a la carrera basta
con una velocidad de un milisegundo
00:08:20.150 --> 00:08:22.900
pero si quieres ver una
bala reventar una sandía
00:08:22.900 --> 00:08:26.200
necesitas algo así como mil
cuadros por segundo adicionales.
00:08:26.350 --> 00:08:28.700
Y finalmente para las
reacciones químicas,
00:08:28.700 --> 00:08:31.600
la velocidad de obturación
es exponencialmente menor.
00:08:31.940 --> 00:08:34.200
Quizás ya sepan cómo
se hacen estos videos,
00:08:34.200 --> 00:08:37.690
necesitas grandes lámparas
para tener suficiente luz sobre tu
00:08:37.690 --> 00:08:41.080
objeto en el muy corto lapso
en que el obturador esté abierto.
00:08:42.000 --> 00:08:44.560
El parámetro de medición
para una lámpara común
00:08:45.000 --> 00:08:47.150
es la intensidad luminosa,
00:08:47.650 --> 00:08:51.400
definida en fotones sobre
tiempo por ángulo sólido,
00:08:51.780 --> 00:08:55.450
básicamente la cantidad de
luz dirigida hacia tu objetivo.
00:08:55.830 --> 00:08:58.100
Pero para hacer imágenes
por difracción de rayos X
00:08:58.100 --> 00:09:00.700
necesitamos luz coherente
y nuestra unidad de medición
00:09:00.700 --> 00:09:01.600
es algo diferente.
00:09:01.700 --> 00:09:03.860
Se llama brillantez
de la fuente de luz,
00:09:03.860 --> 00:09:05.200
y lo que buscamos es
00:09:06.100 --> 00:09:09.800
abundantes fotones por tiempo,
emitidos sobre un punto pequeño,
00:09:09.940 --> 00:09:13.900
con un ángulo de divergencia
mínimo y una única longitud de onda.
00:09:14.800 --> 00:09:17.100
Entonces, esta
brillantez es clave.
00:09:17.840 --> 00:09:22.100
Antes de mostrarles lo que se requiere
para que la brillantez llegue de aquí allí
00:09:22.100 --> 00:09:25.520
quisiera darles una noción más
precisa de las escalas en juego.
00:09:26.320 --> 00:09:27.780
Este es un ejemplo
00:09:27.780 --> 00:09:30.220
de algunos objetos que ordené
00:09:30.220 --> 00:09:32.600
según sus medidas en
una escala logarítmica.
00:09:32.600 --> 00:09:35.290
Desde la punta de un dedo,
de unos pocos centímetros,
00:09:35.290 --> 00:09:38.740
pasando por el cabello humano,
hasta las moléculas y los átomos.
00:09:38.860 --> 00:09:40.350
Y somos capaces de producir
00:09:40.860 --> 00:09:43.180
bastante tecnología
sobre toda la escala.
00:09:43.220 --> 00:09:45.230
Podemos fabricar
un microengranaje,
00:09:45.590 --> 00:09:47.410
con un diámetro
de pocos micrones,
00:09:47.840 --> 00:09:49.220
e incluso nanotubos y
00:09:49.340 --> 00:09:51.840
-aunque solo a nivel
académico por ahora-,
00:09:52.040 --> 00:09:55.480
en principio podríamos llegar a
ordenar materia a nivel atómico.
00:09:56.480 --> 00:09:57.580
La correspondiente
00:09:57.580 --> 00:09:58.980
escala sobre el tiempo
00:09:58.980 --> 00:10:00.300
se podría ver así.
00:10:00.330 --> 00:10:03.570
Desde un parpadeo, con un par
de centenares de microsegundos,
00:10:03.760 --> 00:10:04.540
pasando por
00:10:05.010 --> 00:10:06.520
el tiempo que
toma a una onda
00:10:06.520 --> 00:10:08.840
desplazarse un átomo
a través de un cristal
00:10:09.240 --> 00:10:12.500
hasta por último las reacciones
químicas o el período de Bohr.
00:10:12.920 --> 00:10:14.720
A un procesador
de 1 GHz le toma
00:10:14.720 --> 00:10:17.980
alrededor de un nanosegundo
hacer un paso computacional.
00:10:18.360 --> 00:10:21.930
Y los switches de redes ópticas son
todavía un poco más rápidos, pero
00:10:22.360 --> 00:10:26.020
no es habitual la producción de
tecnología a esa escala de tiempo.
00:10:26.220 --> 00:10:27.240
Es decir, sí podemos
00:10:27.600 --> 00:10:30.120
producir un pulso
láser de luz visible
00:10:30.500 --> 00:10:32.570
tan corto como
un femtosegundo,
00:10:32.570 --> 00:10:34.100
lo cual es impresionante,
00:10:34.100 --> 00:10:36.230
pero no olviden el
límite de difracción.
00:10:36.280 --> 00:10:38.720
Así podemos observar
objetos microscópicos
00:10:38.720 --> 00:10:40.180
como el microengranaje.
00:10:40.180 --> 00:10:43.020
Podemos observarlo en el
lapso de un femtosegundo
00:10:43.020 --> 00:10:44.420
y ver cómo cambia,
00:10:44.420 --> 00:10:47.720
pero los objetos microscópicos
no cambian en femtosegundos.
00:10:47.940 --> 00:10:49.820
Cosas que cambian
en femtosegundos
00:10:49.820 --> 00:10:51.210
son proteínas o moléculas
00:10:51.210 --> 00:10:53.900
y estamos literalmente
ciegos ante estos objetos
00:10:53.900 --> 00:10:54.950
dentro de su escala
00:10:54.950 --> 00:10:56.140
de tiempo natural.
00:10:56.740 --> 00:10:59.340
Y para darles una mejor
idea de las proporciones,
00:10:59.600 --> 00:11:00.580
la punta de un dedo
00:11:00.580 --> 00:11:01.520
es a un átomo
00:11:03.860 --> 00:11:05.650
dos por diez a la
octava potencia
00:11:06.870 --> 00:11:08.350
veces mayor
que el átomo.
00:11:09.290 --> 00:11:10.360
En proporción sería
00:11:10.360 --> 00:11:12.370
la distancia entre
Leipzig y Tel Aviv
00:11:12.370 --> 00:11:14.130
con respecto a la
punta de un dedo.
00:11:14.320 --> 00:11:15.380
En cuanto al tiempo,
00:11:15.380 --> 00:11:17.620
un parpadeo es a
una reacción química
00:11:17.620 --> 00:11:19.390
lo que un año
a un parpadeo.
00:11:20.100 --> 00:11:22.340
Recuerda cuando
vas a un hospital
00:11:22.340 --> 00:11:24.160
a tomar una radiografía
00:11:24.160 --> 00:11:26.420
con un aparato de rayos
X moderno de tu dedo
00:11:26.420 --> 00:11:28.240
tienes que estar
inmóvil durante,
00:11:28.240 --> 00:11:29.500
digamos, un segundo.
00:11:30.380 --> 00:11:34.000
Si lo trasladamos a un átomo
y el tiempo correspondiente
00:11:34.870 --> 00:11:38.020
de inmediato veremos que los
tubos de rayos X ni se acercan
00:11:38.260 --> 00:11:39.140
a lo necesario
00:11:39.620 --> 00:11:42.880
para capturar proteínas a
su escala de tiempo real.
00:11:43.550 --> 00:11:45.180
Y quisiera relacionar
00:11:46.150 --> 00:11:49.280
nuestro desarrollo de la
brillantez con algo conocido.
00:11:49.300 --> 00:11:51.940
Entonces, esta es la
velocidad computacional
00:11:52.170 --> 00:11:53.800
y todos conocen
la Ley de Moore
00:11:54.020 --> 00:11:57.270
y tienen cierta experiencia de
lo que implica un parámetro
00:11:57.270 --> 00:12:00.420
que se incrementa 12 órdenes
de magnitud en seis décadas.
00:12:01.520 --> 00:12:06.200
La brillantez de los rayos X aumentó en
18 órdenes de magnitud en cinco décadas.
00:12:06.220 --> 00:12:08.760
Esto fue posible no por
pequeñas innovaciones
00:12:09.760 --> 00:12:11.430
sino por muy
diversos pasos,
00:12:11.430 --> 00:12:14.440
con varias generaciones de
fuentes de luz de sincrotrón
00:12:15.400 --> 00:12:19.650
hasta la cuarta generación,
el láser de electrones libres.
00:12:20.080 --> 00:12:24.000
Y en esta charla seguiré las etapas
de la construcción estas máquinas.
00:12:25.200 --> 00:12:26.770
Pero antes de
poder decirles
00:12:26.770 --> 00:12:29.540
cómo construimos este
acelerador de partículas
00:12:29.540 --> 00:12:32.230
debo contarles por qué
estas partículas irradian
00:12:32.230 --> 00:12:32.960
y para
00:12:33.060 --> 00:12:36.480
hacer eso debo decirles
algo sobre la relatividad.
00:12:36.480 --> 00:12:39.380
Quizás hayan asistido a
la charla de Steini ayer,
00:12:39.560 --> 00:12:41.800
intentaré resumirla
en una diapositiva.
00:12:45.290 --> 00:12:48.590
Llamamos a nuestras máquinas
aceleradores de partículas.
00:12:48.590 --> 00:12:51.430
Pero supongo que su
interpretación intuitiva
00:12:51.430 --> 00:12:54.000
de la aceleración es un
aumento de la velocidad
00:12:54.090 --> 00:12:56.020
y en este caso no
es exactamente así.
00:12:56.880 --> 00:12:58.000
Bueno, paso a paso.
00:12:58.000 --> 00:13:00.600
Puede que conozcan
la 2ª Ley de Newton,
00:13:00.600 --> 00:13:02.360
que dice que la
energía cinética
00:13:02.360 --> 00:13:04.400
es 1/2 por la masa
de una partícula
00:13:04.400 --> 00:13:05.970
por la velocidad
al cuadrado.
00:13:06.050 --> 00:13:09.620
Pero como demostró Einstein, la
velocidad de la luz es una constante
00:13:09.620 --> 00:13:12.960
que no puede ser excedida por
ninguna partícula de masa finita.
00:13:12.960 --> 00:13:14.970
Resulta entonces
que la Ley de Newton
00:13:14.970 --> 00:13:17.910
es solo un caso excepcional
para velocidades muy bajas
00:13:18.650 --> 00:13:21.660
en la ecuación más amplia
de Einstein para el movimiento.
00:13:21.900 --> 00:13:24.540
Y aquí tenemos este
relativista factor gamma
00:13:24.540 --> 00:13:27.440
-el factor gamma es uno
sobre esta raíz cuadrada-
00:13:27.440 --> 00:13:30.380
que básicamente relaciona
la energía de una partícula
00:13:30.380 --> 00:13:31.450
con su masa en reposo.
00:13:31.450 --> 00:13:34.160
Es un parámetro bastante
importante para nosotros
00:13:34.160 --> 00:13:36.230
y volverá a aparecer
algunas veces más.
00:13:36.230 --> 00:13:38.050
Así que déjenme
darles un ejemplo.
00:13:38.220 --> 00:13:41.060
Digamos que aceleramos
un electrón y un protón
00:13:41.060 --> 00:13:42.630
con cinco millones de voltios,
00:13:43.000 --> 00:13:44.310
o cinco megavoltios. Así,
00:13:44.310 --> 00:13:46.570
la energía cinética
de ambas partículas
00:13:46.570 --> 00:13:48.760
es de cinco megaelectronvoltios.
00:13:49.830 --> 00:13:50.820
La masa en reposo
00:13:50.820 --> 00:13:53.180
para un electrón es de
alrededor de 500 KeV
00:13:53.280 --> 00:13:54.580
-kiloelectronvoltios-,
00:13:54.580 --> 00:13:57.200
mientras que es unas 200
veces más para un protón.
00:13:57.330 --> 00:13:59.900
Y esto significa -ahora
resolvemos la operación-
00:13:59.900 --> 00:14:02.300
que el factor gama es
diez en los electrones
00:14:02.300 --> 00:14:04.620
y alrededor de
uno en los protones.
00:14:05.280 --> 00:14:08.720
Si a partir de esto calculamos
la velocidad, podrán ver que
00:14:09.280 --> 00:14:12.400
los electrones acelerados
a cinco millones de voltios
00:14:12.400 --> 00:14:15.320
viajan al 99,5 por ciento
de la velocidad de la luz
00:14:15.320 --> 00:14:18.100
mientras que los protones
solo lo hacen al 10 por ciento.
00:14:18.100 --> 00:14:22.330
Entonces, los electrones y protones, o
partículas livianas y pesadas en general
00:14:22.330 --> 00:14:25.730
ofrecen relaciones muy distintas
entre la energía y la velocidad.
00:14:25.730 --> 00:14:28.380
En nuestros casos, para
fuentes de luz sincrotrónica,
00:14:28.380 --> 00:14:30.600
siempre buscamos
factores gamma altos.
00:14:30.600 --> 00:14:33.500
Por lo tanto es obvio que
solo utilicemos electrones.
00:14:35.700 --> 00:14:38.100
El siguiente paso es:
¿por qué son radiantes?
00:14:38.100 --> 00:14:41.400
Bien, esto es un electrón con
las líneas de su campo eléctrico.
00:14:41.400 --> 00:14:45.440
Puede que conozcan un efecto
relativista llamado contracción de longitud
00:14:45.440 --> 00:14:47.040
o contracción de Lorentz.
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
00:14:51.040 --> 00:14:54.200
y se comprime con respecto
a un observador en reposo.
00:14:54.500 --> 00:14:59.000
Si aplicamos esta contracción
a las líneas del campo eléctrico,
00:14:59.000 --> 00:15:03.360
verán que mientras la velocidad
de la partícula se incrementa,
00:15:03.360 --> 00:15:06.500
las líneas se comprimen en la
forma de un cono muy estrecho
00:15:06.500 --> 00:15:09.000
perpendicular a la
velocidad de la partícula.
00:15:10.500 --> 00:15:14.320
Ahora digamos que queremos
cambiar la velocidad de aquí a allí
00:15:14.320 --> 00:15:15.860
para acelerar la partícula
00:15:15.860 --> 00:15:19.570
y el campo eléctrico debe cambiar
de aquella configuración a esta,
00:15:19.570 --> 00:15:22.300
pero esto no puede
ocurrir infinitamente rápido
00:15:22.300 --> 00:15:24.490
sino por debajo de
la velocidad de la luz.
00:15:24.490 --> 00:15:27.490
Tenemos entonces un campo
eléctrico que varía en el tiempo
00:15:27.490 --> 00:15:29.290
y básicamente esto es la radiación.
00:15:29.290 --> 00:15:32.520
Tal vez se comprenda
mejor con esta diapositiva.
00:15:33.000 --> 00:15:38.120
Hice esta simulación -pueden
descargar el simulador de shintakelab-.
00:15:38.120 --> 00:15:41.400
Este es el punto de una carga
y ahora lo arrastro con el ratón,
00:15:41.800 --> 00:15:43.400
e incremento su velocidad
00:15:43.400 --> 00:15:45.500
y pueden ver que a
medida que acelero
00:15:45.500 --> 00:15:48.800
las líneas se comprimen
en este cono muy cerrado.
00:15:49.600 --> 00:15:53.000
Y el patrón de radiación será
más obvio si cambio la dirección
00:15:53.000 --> 00:15:55.990
del movimiento, por ejemplo
en la forma de un círculo.
00:15:56.590 --> 00:16:00.220
Si imaginas que te sientas
aquí y observas el electrón
00:16:00.220 --> 00:16:04.040
te impactarían finos destellos
de radiación electromagnética.
00:16:04.390 --> 00:16:08.260
Básicamente esto
es una fuente de luz sincrotrónica.
00:16:08.960 --> 00:16:09.700
Pero...
00:16:09.700 --> 00:16:12.260
quisiera echar un
vistazo más detallado
00:16:12.260 --> 00:16:14.430
sobre las propiedades de la radiación.
00:16:14.930 --> 00:16:17.430
Aquí tenemos de
nuevo nuestro electrón.
00:16:17.430 --> 00:16:21.110
Calculé el patrón de
radiación para este movimiento
00:16:21.110 --> 00:16:24.880
y proyecté la distribución
angular en esta superficie de aquí.
00:16:24.880 --> 00:16:30.000
Como ven, la mayor parte de la
radiación se dirige hacia adelante.
00:16:30.600 --> 00:16:33.300
El ángulo de apertura
de este cono de radiación
00:16:33.300 --> 00:16:35.580
corresponde a la escala
de uno sobre gamma
00:16:35.580 --> 00:16:39.720
y el total de energía emitida, a
la de gamma a la cuarta potencia.
00:16:39.720 --> 00:16:42.430
Gamma es directamente
proporcional a la energía,
00:16:42.430 --> 00:16:44.630
entonces, si tenemos
energías muy altas
00:16:44.630 --> 00:16:49.630
básicamente toda la radiación es
emitida en un cono muy estrecho
00:16:49.630 --> 00:16:53.630
hacia adelante, y en nuestros casos
gamma es alrededor de diez mil,
00:16:53.630 --> 00:16:54.930
realmente muy estrecho.
00:16:55.430 --> 00:16:58.300
Una propiedad interesante
de esta radiación es que cubre
00:16:58.300 --> 00:17:00.920
un espectro relativamente
amplio de frecuencias
00:17:00.920 --> 00:17:03.690
y uno puede ajustarla con
facilidad, cambiando gamma
00:17:03.690 --> 00:17:05.050
o la energía de la partícula.
00:17:05.050 --> 00:17:07.700
Este tipo de radiación fue
observado por primera vez
00:17:07.700 --> 00:17:10.290
en un acelerador de
partículas llamado sincrotrón,
00:17:10.290 --> 00:17:12.780
y por eso la llamamos
radiación sincrotrónica.
00:17:13.520 --> 00:17:17.480
Volviendo a esta imagen, la
radiación sincrotrónica es ideal
00:17:17.480 --> 00:17:20.920
para el estudio de cosas
como proteínas o moléculas
00:17:20.920 --> 00:17:23.940
y ahora la cuestión es cómo
incorporarla a la tecnología,
00:17:23.940 --> 00:17:28.000
cómo podemos utilizarla y, desde
luego, es en aceleradores de partículas.
00:17:28.000 --> 00:17:31.130
Entonces, ¿cuáles son los
principios de una fuente de luz?
00:17:31.130 --> 00:17:34.000
En primer lugar debemos
generar nuestros electrones,
00:17:34.000 --> 00:17:37.620
necesitamos un dispositivo que
funcione como fuente de electrones,
00:17:37.620 --> 00:17:39.990
luego necesitamos algo
que aumente la energía
00:17:39.990 --> 00:17:42.640
y finalmente un dispositivo
para hacerlos irradiar.
00:17:42.640 --> 00:17:46.240
Y con esta radiación ya podemos
hacer los experimentos de rayos X.
00:17:46.240 --> 00:17:48.240
Es tan simple como eso...
00:17:48.240 --> 00:17:49.540
y...
00:17:49.540 --> 00:17:51.840
no es una analogía
demasiado ambiciosa
00:17:51.840 --> 00:17:54.740
pensar en esta fuente de luz
como una estación de radio.
00:17:54.740 --> 00:17:56.900
También allí tienes
una señal de entrada,
00:17:56.900 --> 00:17:58.810
luego amplificación
de alta energía
00:17:58.810 --> 00:18:00.600
y luego pasas la
señal amplificada
00:18:00.600 --> 00:18:04.610
a través de un dispositivo diseñado
para producir radiación electromagnética,
00:18:04.610 --> 00:18:07.480
de la cual solo una pequeña
fracción alcanza tu receptor.
00:18:08.100 --> 00:18:10.990
Bien, a continuación
quiero ir a través de estos
00:18:10.990 --> 00:18:14.400
diferentes dispositivos,
comenzando con la aceleración.
00:18:14.600 --> 00:18:17.280
Tal vez sepan que si
conecto un capacitor
00:18:17.280 --> 00:18:19.160
a una fuente de
corriente directa
00:18:19.160 --> 00:18:21.600
obtendré un campo
eléctrico entre las placas.
00:18:22.230 --> 00:18:24.880
Si coloco un electrón
de carga negativa aquí
00:18:24.880 --> 00:18:26.700
será acelerado.
00:18:27.700 --> 00:18:29.640
Y tenemos este
tipo de aceleradores,
00:18:29.640 --> 00:18:31.710
llamados aceleradores
de Van De Graaff
00:18:31.710 --> 00:18:34.810
y los modernos como este
tienen diez metros de largo
00:18:34.810 --> 00:18:35.610
y alcanzan...
00:18:35.910 --> 00:18:38.920
o pueden acelerar partículas
a seis millones de voltios,
00:18:38.920 --> 00:18:40.320
lo cual no está nada mal.
00:18:40.320 --> 00:18:43.080
Pero el problema es que no
podemos ponerlos en serie
00:18:43.080 --> 00:18:44.990
ni tampoco
aumentar el voltaje
00:18:44.990 --> 00:18:48.120
porque solo obtendríamos
una descarga entre las placas.
00:18:48.120 --> 00:18:51.440
Entonces el problema con esta
tecnología es que no es escalable.
00:18:51.800 --> 00:18:54.560
Lo que hacemos en cambio
es reemplazar el capacitor
00:18:54.560 --> 00:18:57.510
por un resonador metálico
vacío, llamado cavidad
00:18:57.510 --> 00:19:00.160
y conectamos esta cavidad
mediante una guía de ondas
00:19:00.160 --> 00:19:01.910
a una fuente de
corriente alterna.
00:19:01.910 --> 00:19:05.610
Y esta fuente de voltaje suele operar
en el orden de la radiofrecuencia
00:19:05.610 --> 00:19:08.260
es decir, algunos Ghz.
Por eso la llamamos RF.
00:19:08.260 --> 00:19:12.460
Lo bueno de este resonador es que
un campo RF relativamente pequeño
00:19:12.460 --> 00:19:14.460
comenzará a... resonar
00:19:14.660 --> 00:19:15.480
adentro,
00:19:15.480 --> 00:19:19.130
de modo que tendremos un campo
eléctrico de oscilación bastante alta.
00:19:19.130 --> 00:19:21.290
Y podemos ponerlos
en serie fácilmente.
00:19:21.290 --> 00:19:24.440
Si ordenamos la
relación de fase entre
00:19:24.440 --> 00:19:26.440
una cadena de
celdas correctamente
00:19:26.440 --> 00:19:29.340
obtendremos un campo
eléctrico alterno oscilante.
00:19:29.650 --> 00:19:33.040
La parte realmente genial es que
ahora podemos hacer agujeros aquí
00:19:33.040 --> 00:19:36.910
sin cambiar demasiado la geometría.
Y ahora las celdas están emparejadas
00:19:36.910 --> 00:19:40.270
de modo que podemos quitar todas
las fuentes de energía excepto una.
00:19:40.270 --> 00:19:43.320
Si añadimos un canal
aquí y un electrón allí
00:19:43.320 --> 00:19:47.530
y sincronizamos todo correctamente,
verán que obtenemos una aceleración
00:19:47.530 --> 00:19:49.530
en cada celda de la cavidad.
00:19:50.620 --> 00:19:52.790
Claro que el diablo
está en los detalles
00:19:52.790 --> 00:19:55.560
pero este es el principio
básico de una cavidad RF.
00:19:55.560 --> 00:19:57.000
Y...
00:19:58.000 --> 00:19:59.900
No lo decía bromeando...
00:20:07.500 --> 00:20:10.350
Y prácticamente todos los
aceleradores del planeta
00:20:10.350 --> 00:20:12.420
operan con esta
clase de dispositivos.
00:20:12.700 --> 00:20:16.000
Solo para darles un ejemplo,
esta es una cavidad de Tesla
00:20:16.000 --> 00:20:18.610
que tenemos en nuestros
aceleradores lineales en DESY
00:20:18.610 --> 00:20:20.320
aquí tenemos estas nueve celdas.
00:20:20.320 --> 00:20:22.460
Se trata de tecnología
de superconductores
00:20:22.460 --> 00:20:25.050
así que todo debe ser
ensamblado en un cuarto limpio,
00:20:25.050 --> 00:20:26.300
lo cual es desafiante.
00:20:26.300 --> 00:20:29.400
Luego ponemos ocho dentro de
una de estas cápsulas criogénicas
00:20:29.400 --> 00:20:32.880
con abundantes soportes y luego lo
conectamos con estas cosas amarillas
00:20:32.880 --> 00:20:35.090
aquí, y lo bajamos al túnel.
00:20:35.090 --> 00:20:37.920
Lo enfriamos con helio
líquido hasta 2º Kelvin,
00:20:37.920 --> 00:20:38.920
y...
00:20:38.920 --> 00:20:40.840
en estas cavidades
podemos alcanzar
00:20:40.840 --> 00:20:42.960
algo así como treinta
millones de voltios.
00:20:42.960 --> 00:20:44.160
Dentro de un metro.
00:20:44.160 --> 00:20:44.900
Entonces...
00:20:44.900 --> 00:20:48.700
Es cincuenta veces más de lo que
alcanza un acelerador de Van De Graaff.
00:20:48.700 --> 00:20:52.200
Si lo piensan son 30.000.000
de voltios entre estas dos manos...
00:20:52.200 --> 00:20:55.340
personalmente creo que es una
tecnología muy impresionante.
00:20:57.000 --> 00:20:57.990
En serio...
00:21:01.000 --> 00:21:01.800
Bien.
00:21:01.800 --> 00:21:04.600
El siguiente paso es
la fuente de electrones.
00:21:04.800 --> 00:21:08.600
Esta es una película del Photo
Injector Test Facility en Zeuthen,
00:21:08.600 --> 00:21:11.200
pero las fuentes de electrones
que tenemos en DESY
00:21:11.200 --> 00:21:12.800
son prácticamente iguales.
00:21:12.800 --> 00:21:14.880
Como ven, es una
máquina muy complicada
00:21:14.880 --> 00:21:18.570
y laboratorios completos se dedican
exclusivamente a su producción,
00:21:18.570 --> 00:21:21.140
pero este video muestra
los principios básicos.
00:21:21.140 --> 00:21:23.460
En el interior tienes
una cavidad de bronce
00:21:23.460 --> 00:21:26.000
que está conectada
a la guía de ondas
00:21:26.000 --> 00:21:28.000
y en su interior
00:21:29.270 --> 00:21:32.000
tienes un fotocátodo, insertado aquí.
00:21:32.000 --> 00:21:35.000
Sobre este fotocátodo
impacta un pulso láser UV
00:21:35.000 --> 00:21:37.470
y cuando el rayo impacta
sobre este fotocátodo
00:21:37.470 --> 00:21:41.100
resulta una emisión de electrones,
a causa del efecto de fotoemisión.
00:21:41.100 --> 00:21:42.550
Entonces, cada una de estas
00:21:42.550 --> 00:21:44.200
cosas rojas
00:21:44.200 --> 00:21:47.080
son alrededor de mil o diez
mil millones de electrones
00:21:47.080 --> 00:21:48.860
y llamamos paquete a esto.
00:21:48.860 --> 00:21:51.770
Luego tenemos de nuevo
dos celdas en una cavidad RF
00:21:51.770 --> 00:21:55.770
y todo está sincronizado
para acelerar los electrones
00:21:55.770 --> 00:21:58.640
inmediatamente desde
que son generados.
00:22:02.150 --> 00:22:02.990
Bien.
00:22:02.990 --> 00:22:05.860
Por último necesitamos un
dispositivo para hacerlos irradiar
00:22:05.860 --> 00:22:07.760
y como les dije,
solo debemos...
00:22:07.760 --> 00:22:09.600
doblarlos formando un círculo.
00:22:10.090 --> 00:22:13.050
Podemos lograrlo simplemente
con dipolos magnéticos.
00:22:13.050 --> 00:22:15.400
Quizás sepan de física
del colegio o por ahí...
00:22:15.400 --> 00:22:18.700
la regla de la mano izquierda: si
tenemos un electrón de velocidad v
00:22:18.700 --> 00:22:20.940
y un campo magnético
perpendicular al mismo,
00:22:20.940 --> 00:22:23.700
recibirá una fuerza de
Lorentz en la tercera dirección
00:22:23.700 --> 00:22:25.700
y por lo tanto el conjunto
00:22:25.700 --> 00:22:28.400
se desvía en
forma de círculo.
00:22:28.400 --> 00:22:32.280
Ahora está todo listo para construir
nuestro anillo de almacenamiento.
00:22:32.280 --> 00:22:33.640
Tenemos una fuente de electrones,
00:22:33.640 --> 00:22:35.000
necesitamos una cavidad RF
00:22:35.000 --> 00:22:36.360
y luego un dipolo magnético.
00:22:36.360 --> 00:22:41.320
La partícula se desplazará en círculos,
emitiendo continuamente radiación sincrotrónica.
00:22:41.660 --> 00:22:44.760
Pero no es tan sencillo por
la conservación de la energía
00:22:44.760 --> 00:22:48.240
y a medida que emite radiación la
partícula perderá energía cinética
00:22:48.240 --> 00:22:50.960
hasta caer en una espiral y perderse.
00:22:50.960 --> 00:22:52.720
Debemos entonces reemplazarlo
00:22:52.720 --> 00:22:54.720
e insertar...
00:22:54.720 --> 00:22:55.850
secciones rectas
00:22:55.850 --> 00:23:00.790
donde colocar una cavidad RF para compensar
la pérdida de potencia en los dipolos magnéticos.
00:23:00.790 --> 00:23:04.060
Luego debemos añadir algunos
elementos de enfoque aquí.
00:23:04.060 --> 00:23:08.400
Utilizamos cuadrupolos magnéticos
para mantener estable este sistema.
00:23:08.650 --> 00:23:13.480
Este acelerador de partículas
se denomina sincrotrón.
00:23:13.480 --> 00:23:17.970
Originalmente esta clase de máquinas
se construyó para Física de Altas Energías
00:23:17.970 --> 00:23:22.170
como por ejemplo el Gran Colisionador
de Hadrones LHC del Laboratorio CERN
00:23:22.170 --> 00:23:24.270
es nada más que esto,
por supuesto...
00:23:24.270 --> 00:23:27.470
Pero el principio básico...
es... el sincrotrón
00:23:27.470 --> 00:23:29.840
y este podría ser
su detector ATLAS.
00:23:30.760 --> 00:23:32.760
A principios de los cincuentas,
00:23:32.760 --> 00:23:35.680
cuando se comenzó a construir
esta clase de aceleradores
00:23:35.680 --> 00:23:39.100
la radiación de sincrotrón solo
era considerada un limitante serio
00:23:39.100 --> 00:23:41.040
que hacía todo más complicado.
00:23:41.460 --> 00:23:43.040
Pero en los sesentas
00:23:43.040 --> 00:23:45.720
se descubrió la
difracción de rayos X
00:23:45.720 --> 00:23:49.920
y los científicos empezaron a vislumbrar
las posibilidades de esta radiación.
00:23:49.920 --> 00:23:52.790
Entonces colocaron
lentes de rayos X aquí
00:23:52.790 --> 00:23:56.230
que guiaban la radiación
sincrotrónica hacia los experimentos.
00:23:56.230 --> 00:23:58.420
Esta clase de máquinas
se considera como
00:23:58.420 --> 00:24:01.360
la primera generación de
fuentes de luz sincrotrónica.
00:24:01.360 --> 00:24:04.220
Por ejemplo este es
el acelerador Tantalus I
00:24:04.220 --> 00:24:05.920
a finales de los sesentas.
00:24:05.920 --> 00:24:10.240
Aquí está el acelerador, la cavidad
RF y algunos dipolos magnéticos.
00:24:10.240 --> 00:24:12.940
Como ven, es
bastante pequeño.
00:24:12.940 --> 00:24:17.000
Muy pronto los científicos empezaron
a buscar más potencia en su radiación.
00:24:17.250 --> 00:24:20.490
En un curvador magnético
cada electron irradia, por lo que
00:24:20.490 --> 00:24:24.380
la intensidad de la luminosidad es
proporcional al número de electrones.
00:24:25.280 --> 00:24:27.800
Duplicar los electrones
duplica la potencia.
00:24:27.800 --> 00:24:30.370
Partiendo de ahí, si
quieres aumentar la energía,
00:24:30.370 --> 00:24:33.380
el primer paso obviamente
es añadir dipolos magnéticos.
00:24:33.380 --> 00:24:36.380
Este es un dispositivo de
inserción llamado Wiggler
00:24:36.380 --> 00:24:38.320
y básicamente no es
más que una serie
00:24:38.320 --> 00:24:41.200
de dipolos magnéticos
con polaridades alternativas.
00:24:41.200 --> 00:24:43.760
Los electrones se
desplazarán en eslalon
00:24:43.760 --> 00:24:47.280
y en cada curva obtendrás
la radiación sincrotrónica
00:24:47.280 --> 00:24:49.290
de cada dipolo
magnético individual.
00:24:49.290 --> 00:24:51.860
De este modo también
aumentarás la brillantez
00:24:51.860 --> 00:24:54.000
según el número de imanes.
00:24:54.880 --> 00:24:56.880
Entonces solo es eso.
00:24:56.880 --> 00:25:01.570
Luego la siguiente generación, o el
próximo paso hacia fuentes de luz
00:25:01.570 --> 00:25:05.260
sincrotrónicas de mayor luminosidad,
fue la invención del Ondulador.
00:25:05.260 --> 00:25:08.140
Un ondulador es un dispositivo
muy similar al Wiggler,
00:25:08.140 --> 00:25:12.650
la única diferencia es que ahora
el radio de desviación es tan pequeño
00:25:13.470 --> 00:25:18.270
que el cono de radiación apunta casi
siempre en la dirección del experimento.
00:25:18.470 --> 00:25:23.330
Los detalles matemáticos de esta
radiación son un poco complicados
00:25:23.330 --> 00:25:26.000
pero la idea es que
ahora tienes interferencia
00:25:26.000 --> 00:25:29.270
de la luz emitida en cada
desviación y de este modo
00:25:29.270 --> 00:25:32.200
comprimes la potencia
completa de un Wiggler
00:25:32.200 --> 00:25:34.800
en picos muy estrechos
en cuanto a la frecuencia.
00:25:34.900 --> 00:25:36.200
Esto es deseable porque
00:25:36.200 --> 00:25:39.620
recuerden que queremos capturar
imágenes por difracción de rayos X
00:25:39.620 --> 00:25:42.630
y necesitamos luz coherente,
en una única frecuencia de onda.
00:25:42.630 --> 00:25:44.930
Entonces colocamos
un filtro en cierto punto,
00:25:44.930 --> 00:25:47.120
y si el filtro está en
la misma frecuencia
00:25:47.120 --> 00:25:49.680
aumentará en gran
medida la brillantez.
00:25:50.690 --> 00:25:53.050
Y a esta clase de dispositivos los
00:25:53.050 --> 00:25:55.960
consideramos sincrotrones
de tercera generación.
00:25:55.960 --> 00:25:58.610
Son instalaciones
construidas específicamente
00:25:58.610 --> 00:26:01.600
para generar tanta radiación
sincrotrónica como sea posible
00:26:01.600 --> 00:26:04.110
con múltiples haces y
múltiples experimentos.
00:26:05.500 --> 00:26:08.200
Como pueden ver aquí,
hay muchas de ellas
00:26:08.200 --> 00:26:12.100
operando en países industrializados
alrededor de todo el mundo, actualmente.
00:26:12.100 --> 00:26:14.450
Y como ejemplo quisiera mostrarles
00:26:14.450 --> 00:26:16.500
el acelerador PETRA III
00:26:16.500 --> 00:26:18.400
que tenemos en
DESY en Hamburgo.
00:26:18.700 --> 00:26:20.100
Pero permítanme
00:26:20.800 --> 00:26:22.100
beber algo.
00:26:27.800 --> 00:26:29.000
Bien.
00:26:29.400 --> 00:26:31.200
Este es el campus de DESY
00:26:31.200 --> 00:26:33.800
y este anillo aquí es PETRA III.
00:26:34.100 --> 00:26:36.880
Tiene una circunferencia
de unos 2,3 kilómetros,
00:26:36.880 --> 00:26:39.750
así que es un dispositivo
considerable, incluyendo este
00:26:39.750 --> 00:26:41.930
hoyo experimental
de 300 metros de largo,
00:26:41.930 --> 00:26:44.300
del cual aquí pueden ver
un boceto esquemático.
00:26:44.300 --> 00:26:45.720
Cada una de estas líneas
00:26:45.720 --> 00:26:48.820
es un haz de rayos X con
sus propios experimentos.
00:26:49.420 --> 00:26:51.020
Desde el interior se ve así,
00:26:51.020 --> 00:26:53.050
pero no puedes
ver el acelerador
00:26:53.050 --> 00:26:56.000
porque todo debe estar aislado
con estos muros de concreto
00:26:56.000 --> 00:26:57.480
a causa de la radiación.
00:26:57.480 --> 00:27:00.120
Pero el acelerador está
aquí en el anillo interno,
00:27:00.120 --> 00:27:01.900
esta es una imagen del interior,
00:27:01.900 --> 00:27:06.480
y aquí están los haces con los
compartimientos experimentales al final.
00:27:08.200 --> 00:27:10.200
Como dije, es una
imagen del interior.
00:27:10.200 --> 00:27:12.160
Están los cuadrupolos magnéticos,
00:27:12.160 --> 00:27:13.630
algunos imanes de dirección,
00:27:13.630 --> 00:27:15.150
y los dispositivos amarillos
00:27:15.150 --> 00:27:16.440
son los onduladores,
00:27:16.440 --> 00:27:18.110
que producen la radiación.
00:27:18.510 --> 00:27:21.700
En estas instalaciones
el haz es muy costoso
00:27:21.700 --> 00:27:24.000
por lo que la mayoría deben
00:27:24.000 --> 00:27:25.800
estar automatizados.
00:27:25.800 --> 00:27:29.000
Por ejemplo, en este de aquí
tenemos un brazo robótico
00:27:29.000 --> 00:27:31.300
que toma las muestras de cristal
00:27:31.300 --> 00:27:33.300
del recipiente, aquí
00:27:33.300 --> 00:27:35.300
y las monta en el soporte.
00:27:35.750 --> 00:27:38.300
La precisión aquí es
realmente impresionante.
00:27:38.300 --> 00:27:41.300
Tenemos muestras de cristal
00:27:41.300 --> 00:27:43.300
tan pequeñas como 100 nanómetros
00:27:43.300 --> 00:27:45.300
que son rotadas sobre su eje
00:27:45.300 --> 00:27:49.280
bajo el haz de fotones,
que también mide 100 nm.
00:27:51.000 --> 00:27:53.380
Pero ¿por qué
utilizamos cristales?
00:27:53.980 --> 00:27:59.620
El motivo es que la intersección entre
nuestros rayos X y la materia es muy acotada.
00:27:59.620 --> 00:28:02.560
En promedio necesitamos
un millón de átomos alineados
00:28:02.560 --> 00:28:04.760
para conseguir un
solo fotón difractado.
00:28:04.760 --> 00:28:07.180
Como se imaginarán, es
necesario mucho más que
00:28:07.180 --> 00:28:09.880
un solo fotón para obtener
una imagen en el detector
00:28:09.880 --> 00:28:11.920
de donde podamos
calcular alguna cosa.
00:28:12.480 --> 00:28:15.920
Entonces lo que podemos hacer
es aumentar la cantidad de fotones,
00:28:15.920 --> 00:28:20.180
aunque esto está limitado por algunas
restricciones de nuestros aceleradores,
00:28:20.180 --> 00:28:23.690
por lo cual debemos incrementar la
cantidad de átomos en la muestra
00:28:23.690 --> 00:28:26.400
y lo hacemos a través
del cultivo de cristales.
00:28:26.400 --> 00:28:29.420
Esta es una proteína y
debemos hallar proteínas
00:28:29.420 --> 00:28:32.060
que nos permitan
formar celdas unitarias
00:28:32.060 --> 00:28:34.060
y entonces cultivar un cristal.
00:28:35.760 --> 00:28:37.060
Necesitamos muchas.
00:28:37.260 --> 00:28:41.000
Luego podemos colocar el
cristal bajo nuestro rayo X,
00:28:41.000 --> 00:28:43.000
capturar algunos puntos de difracción
00:28:43.000 --> 00:28:45.000
y, rotando el cristal sobre su propio eje,
00:28:45.000 --> 00:28:47.000
obtendremos un patrón de difracción 3D.
00:28:47.000 --> 00:28:50.800
A partir de esto podemos calcular un
mapa 3D de la densidad de electrones
00:28:50.800 --> 00:28:51.800
de nuestra muestra.
00:28:51.800 --> 00:28:55.400
Y si conocemos la densidad de
electrones, conocemos la estructura.
00:28:56.800 --> 00:28:59.880
Aquí pueden ver la
progresión de estructuras
00:28:59.880 --> 00:29:02.480
disponibles en la base
de datos de proteínas.
00:29:03.000 --> 00:29:07.480
Como ven, en los últimos 20 años
hubo un crecimiento sorprendente
00:29:07.480 --> 00:29:11.490
fundamentalmente posibilitado por
las imágenes por difracción de rayos X
00:29:11.490 --> 00:29:14.660
y las modernas fuentes de luz
sincrotrónica de 3ª generación.
00:29:14.660 --> 00:29:19.460
En la actualidad somos capaces de
fotografiar no solo pequeñas proteínas
00:29:19.460 --> 00:29:22.840
como la mioglobina sino también
muy grandes como los ribosomas.
00:29:22.840 --> 00:29:25.640
Esto no es para nada trivial.
00:29:25.640 --> 00:29:27.100
Por ejemplo, los ribosomas...
00:29:27.100 --> 00:29:29.430
el primer patrón de
difracción por rayos X
00:29:29.430 --> 00:29:31.640
de los ribosomas fue
conseguido en 1980,
00:29:31.640 --> 00:29:33.640
pero tomó 20 años a los científicos
00:29:33.640 --> 00:29:35.640
calcular su estructura.
00:29:36.760 --> 00:29:40.280
Y si bien este número
parece bastante alto
00:29:40.280 --> 00:29:43.760
hoy menos del dos por ciento
del proteoma humano es conocido.
00:29:43.960 --> 00:29:49.280
Es decir, el 98% de las proteínas
presentes en nuestro organismo
00:29:49.280 --> 00:29:50.260
son desconocidas.
00:29:50.460 --> 00:29:52.460
La causa de esto,
el cuello de botella,
00:29:52.460 --> 00:29:54.000
es el cultivo de cristales.
00:29:54.260 --> 00:29:55.850
Es realmente complicado lograr
00:29:55.850 --> 00:29:57.370
de la mayoría de las proteínas
00:29:57.370 --> 00:29:58.850
que formen grandes cristales.
00:29:58.850 --> 00:30:00.110
Algunas ni siquiera son...
00:30:00.110 --> 00:30:03.100
es imposible cristalizar de
ninguna forma, por ejemplo
00:30:03.100 --> 00:30:04.510
las proteínas de membrana.
00:30:04.510 --> 00:30:07.450
Y para otras es muy difícil
cultivar cristales grandes.
00:30:07.450 --> 00:30:09.390
Lo que idealmente
buscamos es lograr...
00:30:09.390 --> 00:30:11.200
ser capaces de
tomar una imagen
00:30:11.200 --> 00:30:14.210
de un cristal muy pequeño o
incluso una molécula aislada.
00:30:14.510 --> 00:30:16.130
Pero para conseguir esto
00:30:16.130 --> 00:30:20.500
debemos incrementar el número de
fotones a alrededor de cien millones.
00:30:20.660 --> 00:30:23.160
No es algo simple, pero
supongamos por ahora
00:30:23.160 --> 00:30:26.100
que pudiéramos construir
un anillo de almacenamiento
00:30:26.100 --> 00:30:28.740
de una luminosidad cien
millones de veces mayor
00:30:30.500 --> 00:30:33.980
para tomar una imagen por
difracción de un lisosoma.
00:30:33.980 --> 00:30:35.580
¿Qué sucedería?
00:30:35.580 --> 00:30:37.120
Bueno... esto.
00:30:37.120 --> 00:30:39.000
Esta es una simulación
00:30:39.000 --> 00:30:40.600
publicada hace un par de años
00:30:40.600 --> 00:30:43.480
y lo que ven es la explosión
coulombiana del lisosoma.
00:30:43.680 --> 00:30:47.040
Entonces, cuando el rayo X
impacta sobre la muestra
00:30:47.040 --> 00:30:50.720
de inmediato estallan todos
los electrones de la molécula.
00:30:50.720 --> 00:30:55.600
Lo que permanece son los núcleos,
de carga positiva, que se repelen.
00:30:55.900 --> 00:30:57.600
La molécula completa explota.
00:30:58.600 --> 00:31:02.360
El problema es que por los mismos
fundamentos de la dinámica molecular
00:31:02.360 --> 00:31:06.170
es imposible lograr que el pulso
en un anillo de almacenamiento
00:31:06.170 --> 00:31:08.440
sea menor o más corto
que un picosegundo.
00:31:08.440 --> 00:31:12.280
Incluso aunque lográramos que el
pulso tuviera la luminosidad suficiente
00:31:12.280 --> 00:31:14.120
para observar una molécula aislada,
00:31:14.120 --> 00:31:17.500
solo seríamos capaces de ver la
borrosa imagen de una explosión.
00:31:17.850 --> 00:31:21.220
Y fue aquí donde el láser de
electrones libres entró al juego,
00:31:21.220 --> 00:31:24.580
porque en un acelerador lineal
es fundamentalmente posible
00:31:24.580 --> 00:31:27.910
producir un pulso de rayos X tan
breve como un femtosegundo.
00:31:28.160 --> 00:31:30.820
Pero como dije, debemos colocar
00:31:30.820 --> 00:31:33.230
cien millones más de fotones
00:31:33.230 --> 00:31:35.160
en este pequeño pulso.
00:31:35.160 --> 00:31:36.500
Y no es algo simple.
00:31:36.500 --> 00:31:37.800
Lo que hacemos es...
00:31:37.800 --> 00:31:40.370
en primer lugar déjenme
reescalar este gráfico,
00:31:40.570 --> 00:31:42.000
reemplazamos...
00:31:43.200 --> 00:31:45.600
reemplazamos el ondulador
00:31:46.000 --> 00:31:48.100
por un ondulador mucho más largo.
00:31:51.120 --> 00:31:52.860
Ahora viene el punto clave,
00:31:52.860 --> 00:31:55.680
porque si ajustamos
todo correctamente,
00:31:55.680 --> 00:31:59.180
además del patrón de radiación
del ondulador más extenso,
00:31:59.180 --> 00:32:02.040
tendremos agudos picos
de radiación coherente.
00:32:02.040 --> 00:32:05.340
Esto es lo que hace al láser de
electrones libres tan importante.
00:32:05.340 --> 00:32:10.020
Matemáticamente, la radiación se amplía
según el cuadrado del número de electrones,
00:32:10.020 --> 00:32:14.120
y en nuestros bunches ese número
es de alrededor de cien millones.
00:32:14.120 --> 00:32:16.250
Es ciertamente una cifra significativa.
00:32:16.250 --> 00:32:20.250
Pero echemos un vistazo adentro,
a lo que sucede en el ondulador.
00:32:20.250 --> 00:32:24.250
Este es un paquete de electrones;
los puntos rojos son los electrones
00:32:24.250 --> 00:32:27.500
y todo el conjunto se desplaza
por el ondulador.
00:32:27.500 --> 00:32:29.790
Existe una relación de resonancia
00:32:29.790 --> 00:32:31.480
entre el período del ondulador
00:32:31.480 --> 00:32:33.480
y el período de la luz emitida.
00:32:33.480 --> 00:32:35.480
Aquí tienen el período del ondulador,
00:32:35.480 --> 00:32:40.280
la luz emitida, el factor
gamma y este valor K
00:32:40.280 --> 00:32:43.490
que incorpora una información
sobre los campos magnéticos
00:32:43.490 --> 00:32:45.130
pero por ahora no es importante.
00:32:45.130 --> 00:32:47.240
Solo me interesa
la longitud de onda
00:32:47.240 --> 00:32:50.140
de la luz emitida que
satisface esta relación.
00:32:52.970 --> 00:32:54.150
Ahora veamos.
00:32:54.150 --> 00:32:56.780
Esta es la onda electromagnética
00:32:57.040 --> 00:32:59.440
emitida por ese electrón
00:32:59.440 --> 00:33:02.010
mientras todo el paquete
se mueve arriba y abajo
00:33:02.010 --> 00:33:03.000
en esta imagen.
00:33:03.000 --> 00:33:05.550
Algunos electrones se
mueven en la dirección
00:33:05.550 --> 00:33:07.040
del campo eléctrico
00:33:07.040 --> 00:33:10.300
-disculpen, esta es la línea del
campo eléctrico que tracé aquí-.
00:33:10.300 --> 00:33:14.310
Algunos de los electrones se mueven en
la misma dirección que el campo eléctrico
00:33:14.310 --> 00:33:16.840
en tanto que otros lo
hacen en la dirección opuesta.
00:33:17.480 --> 00:33:22.000
Algunos ganarán impulso transversal
mientras que otros lo perderán.
00:33:22.000 --> 00:33:24.140
Y si le acertamos a la
relación de resonancia,
00:33:24.140 --> 00:33:26.760
tanto la dirección del
movimiento de los electrones
00:33:26.760 --> 00:33:28.760
como de las ondas
electromagnéticas
00:33:28.760 --> 00:33:30.760
cambia de sentido
al mismo tiempo.
00:33:31.260 --> 00:33:33.260
Este proceso continúa repitiéndose
00:33:33.260 --> 00:33:36.880
y mientras todo esto sucede
estamos en una chicana magnética,
00:33:37.100 --> 00:33:39.400
es decir que hay dispersión.
00:33:39.400 --> 00:33:40.590
Dispersión significa
00:33:41.400 --> 00:33:44.230
que los radios de flexión
dependen de la energía,
00:33:44.230 --> 00:33:47.400
si tienes alta energía el
radio de flexión es mayor
00:33:47.400 --> 00:33:50.440
y si tienes menor energía
el radio de flexión es menor.
00:33:51.040 --> 00:33:51.550
Entonces,
00:33:51.550 --> 00:33:54.850
algunas de las partículas tienen
un impulso transversal mayor
00:33:54.850 --> 00:33:57.100
-más energía transversal,
por así decirlo-
00:33:57.100 --> 00:33:59.880
y se desplazarán,
unas retrasándose
00:33:59.880 --> 00:34:02.450
y otras adelantándose
respecto del paquete.
00:34:02.450 --> 00:34:04.580
Tenemos un efecto
de auto-ordenamiento
00:34:04.580 --> 00:34:06.350
que se replica a sí mismo.
00:34:07.180 --> 00:34:09.500
Ahora, regresando
a la perspectiva general...
00:34:10.000 --> 00:34:13.440
Al principio comenzamos
con radiación incoherente.
00:34:13.440 --> 00:34:17.120
Todos los electrones, mientras
giran alrededor del círculo,
00:34:17.120 --> 00:34:19.120
irradian
00:34:19.120 --> 00:34:21.920
pero no hay relación
de fase constante entre ellos.
00:34:22.520 --> 00:34:24.090
Eso es radiación incoherente
00:34:24.090 --> 00:34:26.460
y la intensidad de
esta clase de radiación
00:34:26.460 --> 00:34:28.719
es proporcional a la
cantidad de emisores,
00:34:29.389 --> 00:34:30.420
en este
00:34:30.659 --> 00:34:32.719
ejemplo, el número de electrones.
00:34:32.719 --> 00:34:34.989
Ahora, a medida que
el paquete se desplaza
00:34:34.989 --> 00:34:36.159
sobre el ondulador,
00:34:36.159 --> 00:34:37.800
el efecto de auto-ordenamiento
00:34:37.800 --> 00:34:39.739
conduce a un
micro-empaquetamiento
00:34:39.739 --> 00:34:42.929
exactamente a la misma escala
de longitud que esa radiación.
00:34:42.929 --> 00:34:45.000
Así que para tener
una longitud de onda
00:34:45.000 --> 00:34:46.400
de acuerdo a esta relación
00:34:46.400 --> 00:34:48.400
utilizaremos radiación coherente
00:34:48.400 --> 00:34:51.679
que es proporcional al cuadrado
de la cantidad de electrones.
00:34:52.420 --> 00:34:54.360
Bien, pero no
es simple pasar
00:34:54.360 --> 00:34:57.240
de la radiación incoherente
a la radiación coherente,
00:34:57.240 --> 00:35:00.570
especialmente cuando
intentas obtener rayos X
00:35:00.570 --> 00:35:01.000
aquí.
00:35:02.600 --> 00:35:03.450
Lo siento.
00:35:04.300 --> 00:35:06.560
Lo que necesitamos
es un rayo pequeño
00:35:06.560 --> 00:35:09.200
-esto es solo para dar
una idea del orden,
00:35:09.200 --> 00:35:11.100
no tomen estos valores
muy en serio,
00:35:11.100 --> 00:35:14.000
pueden involucrar
a dos o tres de ellos-,
00:35:14.100 --> 00:35:17.110
necesitamos un rayo pequeño,
de alrededor de diez micrones
00:35:17.110 --> 00:35:20.800
de sección transversal, debemos
hacerlo tan pequeño como 10 µm
00:35:20.800 --> 00:35:23.400
y hacerlo alcanzar alta energía,
00:35:23.400 --> 00:35:26.160
alrededor de diez mil
millones de electronvoltios.
00:35:26.160 --> 00:35:29.350
Y necesitamos un ondulador
muy extenso, de cientos de metros.
00:35:29.350 --> 00:35:31.390
Y dentro de este ondulador
00:35:32.350 --> 00:35:35.520
alinear los electrones
en menos de 10 µm
00:35:35.520 --> 00:35:40.590
para obtener una superposición
entre los electrones y la luz.
00:35:40.590 --> 00:35:42.320
Es un desafío importante.
00:35:42.400 --> 00:35:45.530
Este es un esquema del láser
de electrones libres descripto
00:35:45.530 --> 00:35:47.930
Solemos tener varias
etapas de aceleración
00:35:47.930 --> 00:35:49.900
y entre ellas chicanas magnéticas,
00:35:49.900 --> 00:35:52.160
que denominamos
compresores de paquetes,
00:35:52.160 --> 00:35:55.400
y es donde generamos
estos paquetes tan cortos.
00:35:55.400 --> 00:35:56.900
Luego un largo ondulador
00:35:56.900 --> 00:35:59.400
y finalmente descartamos los electrones
00:35:59.400 --> 00:36:01.400
y la luz alcanza
los experimentos.
00:36:03.990 --> 00:36:06.400
Como pueden ver aquí,
en este momento hay
00:36:06.400 --> 00:36:08.400
cinco de ellos
en funcionamiento
00:36:10.000 --> 00:36:14.100
y al menos cinco operando
en régimen de rayos X duros.
00:36:14.100 --> 00:36:17.700
y como ejemplo quisiera
mostrarles el European XFEL,
00:36:17.700 --> 00:36:20.830
que es el láser de electrones
libres más grande de la tierra.
00:36:21.030 --> 00:36:22.830
Este es un mapa de Hamburgo,
00:36:22.830 --> 00:36:26.970
pueden ver que mide en
total unos tres kilómetros
00:36:26.970 --> 00:36:29.200
se extiende desde
el campus de DESY
00:36:30.100 --> 00:36:33.960
hasta el adyacente estado
federal de Schleswig-Holstein
00:36:33.960 --> 00:36:35.760
donde los experimentos,
00:36:35.760 --> 00:36:38.080
donde está instalado
el hoyo experimental.
00:36:38.220 --> 00:36:41.560
Pero no puedes ver mucho
desde arriba porque todo está
00:36:41.560 --> 00:36:42.700
bajo tierra.
00:36:42.900 --> 00:36:45.600
Quisiera mostrarles
un video realizado
00:36:46.890 --> 00:36:51.000
realizado mientras el acelerador
todavía estaba en construcción,
00:36:51.200 --> 00:36:54.600
ya que ahora no sería
posible caminar ahí abajo,
00:36:54.600 --> 00:36:56.600
simplemente te morirías, pero
00:36:56.600 --> 00:36:58.600
entonces era posible y creo...
00:37:00.600 --> 00:37:03.200
Sí, era realmente
increíble estar ahí abajo
00:37:03.200 --> 00:37:05.000
y ver toda esta alta
tecnología junto a tí
00:37:05.000 --> 00:37:06.800
y que nunca
se terminaba.
00:37:07.400 --> 00:37:08.700
Pero bueno,
00:37:08.700 --> 00:37:11.020
lo que ven ahora es
el acelerador principal,
00:37:11.020 --> 00:37:12.800
que continúa
otro kilómetro.
00:37:12.800 --> 00:37:15.150
Si ven donde estamos
continúa dos minutos,
00:37:15.150 --> 00:37:16.910
creo que es un
poco aburrido, pero
00:37:16.910 --> 00:37:19.360
pueden ver este video
si quieren en su casa.
00:37:20.000 --> 00:37:22.140
Creo que dupliqué
la velocidad, igual.
00:37:23.100 --> 00:37:25.030
Pero quiero darles algunas cifras.
00:37:25.280 --> 00:37:29.480
Entonces, en promedio
consumimos unos 9,5 MW
00:37:29.480 --> 00:37:30.580
de la red eléctrica.
00:37:30.580 --> 00:37:33.650
Esto equivale al consumo de
energía de una ciudad pequeña.
00:37:34.100 --> 00:37:38.300
De eso, gracias a la utilización
de tecnología RF superconductiva,
00:37:38.300 --> 00:37:40.700
podemos utilizar el
10% en nuestro rayo.
00:37:40.700 --> 00:37:44.000
De modo que la potencia
promedio del rayo es de 900 kW,
00:37:44.000 --> 00:37:47.000
lo que es impresionante
para un acelerador lineal.
00:37:47.550 --> 00:37:52.000
De ahí disponemos
del 0,1% para el rayo X,
00:37:52.430 --> 00:37:54.800
pero al final menos del 1%
00:37:55.050 --> 00:37:55.800
impacta
00:37:56.650 --> 00:37:59.000
o cubre los puntos de difracción.
00:37:59.200 --> 00:38:00.800
Entonces, podrían argumentar
00:38:00.800 --> 00:38:03.680
que la eficiencia general
de esta máquina es terrible.
00:38:04.790 --> 00:38:05.980
Y estaría de acuerdo.
00:38:06.880 --> 00:38:11.360
Además, 900 W de potencia en un
rayo X no parece tan impresionante,
00:38:11.360 --> 00:38:14.370
pero lo que da a esta máquina
un valor de mil millones de euros
00:38:14.370 --> 00:38:18.160
es la habilidad de comprimir esa
potencia en picos muy estrechos.
00:38:18.440 --> 00:38:21.020
Así que lo interesante
es su máxima potencia.
00:38:21.420 --> 00:38:25.350
En promedio tenemos una
frecuencia de repetición de 27 kHz.
00:38:25.350 --> 00:38:29.000
Es una producción de rayos X
de 27000 pulsos por segundo,
00:38:29.450 --> 00:38:32.200
con una longitud de
onda de 0,5 Ångström,
00:38:32.500 --> 00:38:34.330
una energía de 1 mJ,
00:38:34.330 --> 00:38:37.220
y una duración
de 3 fs cada pulso.
00:38:37.450 --> 00:38:42.000
Es decir, este es el tiempo que
le toma a la luz viajar un micrón.
00:38:42.800 --> 00:38:44.800
Es realmente muy corto.
00:38:46.600 --> 00:38:50.800
Podemos enfocar este rayo X
en un punto muy estrecho
00:38:50.800 --> 00:38:52.820
y en este punto
de concentración
00:38:52.820 --> 00:38:57.200
alcanzar una densidad energética
de diez a la 17ª potencia W/cm2
00:38:57.700 --> 00:39:02.000
Supongo que desconocen lo que diez
a la 17ª potencia W/cm2 representa
00:39:02.000 --> 00:39:03.480
pero les daré un ejemplo.
00:39:03.480 --> 00:39:05.350
Equivale a la densidad energética
00:39:05.350 --> 00:39:08.900
de toda la energía solar
que recibe el planeta
00:39:08.900 --> 00:39:11.220
concentrada sobre
un centímetro cuadrado.
00:39:11.540 --> 00:39:13.440
Es verdaderamente intensa.
00:39:13.440 --> 00:39:16.700
Y debes ser cuidadoso porque
si accidentalmente le das a algo...
00:39:20.050 --> 00:39:20.900
Otra cosa
00:39:21.240 --> 00:39:22.900
que quisiera mostrarles es
00:39:23.490 --> 00:39:27.100
que no es para nada sencillo
fabricar ni operar esta máquina.
00:39:27.400 --> 00:39:29.720
Solo para el European XFEL
00:39:29.720 --> 00:39:32.790
tenemos un sistema de control
con 9 millones de variables
00:39:32.790 --> 00:39:35.550
Esta es una foto que tomé
de la sala de control en DESY.
00:39:35.550 --> 00:39:37.550
Como ven, hay numerosas pantallas
00:39:37.550 --> 00:39:39.250
y tienes acceso a todas ellas.
00:39:39.250 --> 00:39:43.950
No es simple diseñar un sistema
que puedan operar varias personas
00:39:43.950 --> 00:39:46.800
y proporcione acceso a todo esto.
00:39:46.800 --> 00:39:48.990
Hice una animación
o captura de pantalla
00:39:48.990 --> 00:39:51.410
porque una vez tuve un
turno de medición en FLASH,
00:39:51.410 --> 00:39:54.400
que es otro XFEL
que tenemos en DESY
00:39:54.800 --> 00:39:57.200
Y tenía que medir
una señal toroidal
00:39:57.200 --> 00:40:00.050
que no estaba en el nivel
superior del sistema operativo.
00:40:00.050 --> 00:40:02.000
Me llevó un buen rato encontrarlo.
00:40:02.440 --> 00:40:04.100
Entonces, este es
00:40:04.230 --> 00:40:07.400
el panel principal
del sistema de control
00:40:07.400 --> 00:40:08.700
y como ven
00:40:08.700 --> 00:40:10.700
cuando presionan
algunos botones
00:40:10.700 --> 00:40:13.700
se abrirán nuevos paneles
con otra cantidad de botones.
00:40:14.270 --> 00:40:16.030
Y si oprimen uno
de estos botones
00:40:17.030 --> 00:40:18.630
otro panel se abre y
00:40:19.630 --> 00:40:20.630
por favor
00:40:22.730 --> 00:40:25.280
Por favor noten estos
subpaneles por aquí
00:40:25.280 --> 00:40:26.300
y aquí,
00:40:28.700 --> 00:40:29.750
pero finalmente...
00:40:38.800 --> 00:40:41.770
Necesitamos muchos
expertos trabajando juntos
00:40:41.770 --> 00:40:44.660
porque nadie es capaz de
tener todo eso en la cabeza.
00:40:46.950 --> 00:40:51.400
Otra cifra interesante que hallé
es el ritmo de producción de datos.
00:40:51.400 --> 00:40:53.400
Ahora no me refiero a la máquina,
00:40:53.400 --> 00:40:56.000
sino al detector de
rayos X.
00:40:56.400 --> 00:40:58.500
Y allí tenemos un megapíxel
00:40:58.500 --> 00:41:00.500
a una resolución de 16 bits
00:41:00.500 --> 00:41:04.400
y queremos registrar esto
27000 veces por segundo.
00:41:04.400 --> 00:41:07.100
Esto representa 16 GB/s.
00:41:07.500 --> 00:41:11.310
Para darles un número,
el LHC después del filtrado
00:41:11.310 --> 00:41:13.310
tiene alrededor de 600 MB/s.
00:41:13.310 --> 00:41:16.440
Como se imaginarán, también
necesitamos muy sofisticados
00:41:16.990 --> 00:41:18.100
niveles de disparo
00:41:18.100 --> 00:41:20.170
para lidiar con este
volumen de datos.
00:41:20.170 --> 00:41:23.920
Porque nadie es capaz de
registrar o procesar 16 GB/s.
00:41:24.740 --> 00:41:28.600
Por ejemplo, esta es la
cantidad de datos almacenados
00:41:28.600 --> 00:41:32.000
durante las primeras semanas de
funcionamiento del European XFEL
00:41:32.000 --> 00:41:33.800
Como ven, son cientos de TB.
00:41:33.800 --> 00:41:35.680
Y tengan en cuenta
que en ese período
00:41:35.680 --> 00:41:39.760
la máquina operaba a menos
del 10% de su capacidad total.
00:41:39.760 --> 00:41:42.300
Entonces aquí estamos
hablando de petabytes.
00:41:43.290 --> 00:41:46.100
Tampoco esto es
tan fácil de controlar.
00:41:46.580 --> 00:41:49.100
Finalmente quisiera
cerrar esta charla
00:41:49.100 --> 00:41:53.600
con una aplicación única que solo
es posible realizar en estos XFEL
00:41:53.600 --> 00:41:56.160
y está relacionada con
las películas moleculares.
00:41:57.180 --> 00:41:58.500
Por ejemplo, este
00:41:59.600 --> 00:42:02.470
compuesto de hierro en
solución de acetonitrilo.
00:42:02.470 --> 00:42:05.760
Si lo golpeas con un rayo láser
UV, o luz ultavioleta en general
00:42:06.390 --> 00:42:08.100
reaccionará químicamente
00:42:08.100 --> 00:42:12.450
dando lugar a una azida-ligando
y el enlace a la molécula solvente
00:42:12.990 --> 00:42:15.700
Es química, lo sabemos
desde hace décadas,
00:42:15.700 --> 00:42:17.700
pero el problema
es básicamente que
00:42:17.700 --> 00:42:20.330
la totalidad de nuestro
conocimiento de química
00:42:20.330 --> 00:42:22.200
es ciencia de equilibrio.
00:42:22.200 --> 00:42:25.720
Conocemos los reactivos y
los productos de la reacción
00:42:25.720 --> 00:42:28.350
pero no sabemos lo
que ocurre en el interín.
00:42:28.350 --> 00:42:31.840
Y por lo general no hay una
sola vía de reacción sino varias
00:42:31.840 --> 00:42:33.840
con diferentes probabilidades.
00:42:33.840 --> 00:42:36.760
Y como pueden suponer, si
no sabemos nada del interín
00:42:36.760 --> 00:42:40.920
es realmente difícil diseñar una
droga o un catalizador o algo así.
00:42:40.920 --> 00:42:42.050
Solo se trata de
00:42:42.490 --> 00:42:44.000
nada más que
00:42:44.200 --> 00:42:46.120
no sé, ciencia aplicada ACME,
00:42:46.120 --> 00:42:48.120
es decir, ensayo y error.
00:42:48.120 --> 00:42:51.700
Sería en verdad beneficioso
saber lo que ocurre en el interín.
00:42:51.940 --> 00:42:54.420
Y con el XFEL podemos hacerlo.
00:42:54.720 --> 00:42:58.000
Esta es una imagen del hoyo
experimental en Schenefeld,
00:42:58.000 --> 00:43:00.000
aquí tenemos estos cinco haces
00:43:00.000 --> 00:43:02.000
y ahora veremos uno de ellos.
00:43:06.050 --> 00:43:06.990
Entonces aquí
00:43:07.700 --> 00:43:09.900
pueden desembocar
nuestros rayos X.
00:43:10.290 --> 00:43:12.650
Esta es una sección de
diagnóstico de fotones
00:43:12.650 --> 00:43:15.080
donde analizamos las
propiedades de los rayos X
00:43:15.080 --> 00:43:17.160
y aquí finalmente
tenemos el objetivo.
00:43:17.160 --> 00:43:20.450
Se trata de un chorro
de muestra líquida
00:43:20.850 --> 00:43:22.960
y no es sencillo de diseñar
00:43:22.960 --> 00:43:24.520
porque queremos
00:43:24.520 --> 00:43:27.600
que una molécula individual
sea impactada por el rayo X,
00:43:27.600 --> 00:43:30.170
no queremos que sean dos
y no queremos que sean cero.
00:43:30.170 --> 00:43:32.140
Todo esto debe
ocurrir en el vacío,
00:43:32.500 --> 00:43:36.500
y no es una tarea trivial construir
esta clase de compartimientos.
00:43:37.300 --> 00:43:38.100
Ahora bien,
00:43:38.100 --> 00:43:40.920
¿cómo podemos obtener
una película molecular de esto?
00:43:40.920 --> 00:43:44.050
En primer lugar debemos
controlar el inicio de la reacción
00:43:44.050 --> 00:43:46.280
y esto se puede hacer
con un pulso láser UV.
00:43:46.280 --> 00:43:49.250
Entonces, golpeamos las
moléculas con nuestro láser UV
00:43:49.250 --> 00:43:50.760
y la reacción se desencadena.
00:43:50.760 --> 00:43:53.480
Luego podemos hacer una
captura con nuestro rayo X.
00:43:53.980 --> 00:43:57.450
Y sincronizando el retraso
entre el rayo X y el láser UV
00:43:57.450 --> 00:44:00.100
podemos tomar capturas
de las diferentes etapas
00:44:00.100 --> 00:44:01.400
de esta reacción.
00:44:02.100 --> 00:44:04.200
Y eso sería todo,
00:44:04.200 --> 00:44:07.080
pero además las
lecturas del detector
00:44:07.080 --> 00:44:08.700
son muy sofisticadas.
00:44:08.700 --> 00:44:10.700
Entre las diferentes capas,
00:44:11.300 --> 00:44:15.080
porque entre pulso y pulso
solo hay 200 nanosegundos,
00:44:15.080 --> 00:44:17.750
y ya el detector debe
tomar la siguiente captura.
00:44:17.750 --> 00:44:19.570
No es sencillo
construir algo así.
00:44:19.570 --> 00:44:23.200
Y este es básicamente el detector
de rayos X más poderoso de la tierra.
00:44:23.200 --> 00:44:23.900
Pero
00:44:24.300 --> 00:44:26.480
finalmente tenemos las imágenes
00:44:26.480 --> 00:44:27.800
y a partir de cada una
00:44:27.800 --> 00:44:29.250
podemos calcular
00:44:31.000 --> 00:44:32.820
la estructura de nuestra molécula
00:44:32.820 --> 00:44:34.300
y si las juntamos todas
00:44:34.650 --> 00:44:37.160
podemos hacer
la película molecular
00:44:37.160 --> 00:44:38.600
de una reacción química.
00:44:39.450 --> 00:44:41.960
Ya ven lo que se requiere
para realizar algo así
00:44:41.960 --> 00:44:43.920
y ustedes, supongo que
00:44:44.220 --> 00:44:46.230
comprenden que
es un largo recorrido
00:44:46.230 --> 00:44:47.990
hasta llegar a
algo como esto.
00:44:49.240 --> 00:44:49.900
Pero,
00:44:49.900 --> 00:44:51.600
en principio, creo,
00:44:51.600 --> 00:44:52.800
les he mostrado
00:44:52.800 --> 00:44:56.490
no solo cómo logramos determinar
las estructuras de estas proteínas
00:44:56.490 --> 00:44:57.380
sino también
00:44:58.270 --> 00:45:00.220
cómo los láseres
de electrones libres
00:45:00.220 --> 00:45:01.800
podrían posibilitarnos
00:45:02.400 --> 00:45:04.300
en un par de años, quizás décadas
00:45:04.300 --> 00:45:07.810
ver esta clase de películas no
como interpretaciones artísticas
00:45:07.810 --> 00:45:10.300
sino como verdadera
información experimental.
00:45:10.500 --> 00:45:11.500
Bueno
00:45:11.500 --> 00:45:13.200
muchas gracias.
00:45:13.200 --> 00:45:14.400
Si tienen preguntas.
00:45:43.660 --> 00:45:45.000
Thorsten,
00:45:45.000 --> 00:45:49.040
Thorsten, muchas gracias por
esta charla altamente educativa.
00:45:49.680 --> 00:45:51.130
Si cualquier cosa va mal
00:45:51.480 --> 00:45:53.230
con tu posgrado en Berkeley
00:45:53.700 --> 00:45:56.360
te recomiendo pasarte
a divulgación científica.
00:46:04.660 --> 00:46:08.020
Bien, ya tenemos una pregunta
desde internet, según escuché.
00:46:09.460 --> 00:46:12.020
Sí, de hecho hay una
pregunta de Geuchen:
00:46:12.820 --> 00:46:15.970
¿Cuán buena es la replicabilidad
de los experimentos?
00:46:19.300 --> 00:46:21.640
He visto la charla
de ayer, también
00:46:22.640 --> 00:46:23.640
y creo que...
00:46:27.100 --> 00:46:30.000
¿Te refieres a los experimentos
de rayos X en general
00:46:30.000 --> 00:46:32.000
o los del European XFEL?
00:46:33.350 --> 00:46:34.660
Está en internet, claro.
00:46:34.760 --> 00:46:35.400
De acuerdo.
00:46:39.200 --> 00:46:40.590
Yo diría
00:46:40.590 --> 00:46:41.990
que se replican
00:46:41.990 --> 00:46:43.100
bastante bien.
00:46:43.100 --> 00:46:46.480
Existen experimentos realizados
en diversas fuentes de rayos X
00:46:46.480 --> 00:46:49.300
y periódicamente intentan comprobar
00:46:49.300 --> 00:46:51.370
con otras fuentes
de rayos X o intentan
00:46:52.200 --> 00:46:54.370
pequeñas variantes
de los experimentos
00:46:54.370 --> 00:46:56.630
y creo que esto es
una forma de replicarlos.
00:46:57.570 --> 00:46:59.990
Pero no soy un experto en fotones,
00:46:59.990 --> 00:47:01.000
de modo que no...
00:47:01.750 --> 00:47:02.840
Construí la máquina,
00:47:02.840 --> 00:47:05.010
no me importa mucho la cuestión
00:47:05.300 --> 00:47:06.300
de las imágenes.
00:47:08.990 --> 00:47:09.990
Lo siento.
00:47:11.230 --> 00:47:11.990
Bien.
00:47:12.190 --> 00:47:13.990
Micrófono uno, por favor.
00:47:15.900 --> 00:47:17.360
Sí, una charla increíble,
00:47:17.360 --> 00:47:18.960
también debo admitir eso.
00:47:19.460 --> 00:47:22.500
¿Cuál es el estado actual de los XFEL?
00:47:22.500 --> 00:47:24.320
Porque has mostrado ahora al final
00:47:24.320 --> 00:47:26.780
este procedimiento para
hacer una película,
00:47:26.780 --> 00:47:30.500
¿cuán lejos estamos de
lograr un ejemplo simple?
00:47:34.900 --> 00:47:36.690
Algo así como un año, tal vez.
00:47:37.100 --> 00:47:38.690
Es decir, depende.
00:47:38.690 --> 00:47:41.400
No les conté lo difícil
que resulta de hacer,
00:47:41.400 --> 00:47:45.450
la cantidad de imágenes que necesitas
combinar para hacer una película así.
00:47:45.960 --> 00:47:50.100
Debes combinar varios cientos
de miles de imágenes de rayos X
00:47:51.000 --> 00:47:53.200
o imágenes por difracción
para realizar la película.
00:47:53.200 --> 00:47:54.660
Necesitas gran cantidad
00:47:54.660 --> 00:47:55.700
de tiempo de rayos X
00:47:55.700 --> 00:47:57.500
y especialmente ahora, creo,
00:47:58.000 --> 00:48:00.560
es más complicado
preparar las muestras
00:48:02.060 --> 00:48:05.940
y alcanzar la capacidad máxima
por ciertas dificultades del acelerador.
00:48:05.940 --> 00:48:08.010
Yo arriesgaría que
alrededor de un año
00:48:08.010 --> 00:48:09.520
para lograr algo.
00:48:09.520 --> 00:48:12.150
En general la máquina
está lista y funcionando
00:48:12.150 --> 00:48:13.400
Funciona ahora mismo.
00:48:13.400 --> 00:48:14.100
para empezar.
00:48:14.100 --> 00:48:14.750
Sí, sí.
00:48:14.750 --> 00:48:15.790
Bueno, gracias.
00:48:16.350 --> 00:48:19.290
Es solo que no todas las
subinstancias funcionan.
00:48:19.290 --> 00:48:22.490
Algunos compartimientos
experimentales no están listos,
00:48:23.100 --> 00:48:26.290
o algunas propiedades de
los rayos no se logran todavía.
00:48:28.770 --> 00:48:31.100
Muy bien, micrófono
número cuatro, por favor.
00:48:33.400 --> 00:48:36.000
¿Cómo impides que la
molécula se introduzca por
00:48:38.300 --> 00:48:39.500
láser de electrones libres?
00:48:39.500 --> 00:48:40.940
Disculpa, ¿otra vez por favor?
00:48:41.060 --> 00:48:44.450
Has mostrado antes que si no
tienes un cristal de moléculas
00:48:44.450 --> 00:48:46.390
que se deteriora
instantáneamente
00:48:46.390 --> 00:48:49.000
y afirmado que era
un escollo para el FEL.
00:48:49.450 --> 00:48:53.000
¿Te refieres a cómo impedimos
que la molécula explote?
00:48:53.300 --> 00:48:53.950
Sí.
00:48:54.290 --> 00:48:55.350
No lo impedimos.
00:48:55.650 --> 00:48:56.550
Bueno.
00:48:57.300 --> 00:48:59.700
Sí, es aniquilada
en cada disparo.
00:49:00.350 --> 00:49:01.880
Por esta razón debemos
00:49:01.880 --> 00:49:05.000
hacer cien mil capturas,
porque luego de cada...
00:49:06.050 --> 00:49:08.000
Tal vez si me permiten mostrarles
00:49:08.200 --> 00:49:09.000
esto quizás.
00:49:10.200 --> 00:49:11.000
Cada disparo...
00:49:11.790 --> 00:49:14.760
Esta es nuestra molécula y
es impactada por este láser
00:49:14.760 --> 00:49:16.710
y a cada disparo se desintegra.
00:49:16.710 --> 00:49:19.590
Es más complicado porque
la orientación de la muestra
00:49:20.130 --> 00:49:21.640
es aleatoria en cada disparo.
00:49:21.640 --> 00:49:24.390
Necesitamos software muy
sofisticado para calcular
00:49:24.390 --> 00:49:27.450
esta imagen tridimensional
por difracción a partir de eso
00:49:28.250 --> 00:49:30.690
y finalmente poder
determinar la estructura.
00:49:30.690 --> 00:49:33.000
Es mucho más difícil
que sobre un cristal,
00:49:33.000 --> 00:49:34.900
porque allí conoces la orientación
00:49:34.900 --> 00:49:37.200
y puedes rotarlo en
una dirección definida.
00:49:37.400 --> 00:49:39.800
Pero en definitiva
cada disparo es...
00:49:40.800 --> 00:49:43.200
Necesitas obtener los
datos de un disparo.
00:49:46.880 --> 00:49:49.000
Bien. Micrófono número uno por favor.
00:49:49.490 --> 00:49:51.300
Esto es más bien un tecnicismo.
00:49:52.990 --> 00:49:57.050
¿Cuál es la potencia en el
depósito del rayo de electrones
00:49:57.250 --> 00:49:59.640
y qué utilizan en el mismo
00:49:59.640 --> 00:50:04.000
para conseguir una cantidad
de bremsstrahlung emitida
00:50:04.000 --> 00:50:07.080
a niveles aceptables para
no destruir todo con eso?
00:50:07.080 --> 00:50:10.190
Sí, precisamente la
limitación a 900 kW,
00:50:10.190 --> 00:50:13.780
es por la especificación que nos
da el proveedor de bremsstrahlung
00:50:15.540 --> 00:50:17.240
para operar con estas máquinas.
00:50:19.540 --> 00:50:21.680
Utilizamos grandes bloques de
00:50:22.500 --> 00:50:24.400
es grafeno, creo,
00:50:24.400 --> 00:50:26.400
y una especie de imán rotativo
00:50:27.300 --> 00:50:30.560
para evitar que el rayo
impacte sobre el mismo punto
00:50:30.560 --> 00:50:31.540
cada vez.
00:50:32.740 --> 00:50:35.340
Pero es básicamente un gran bloque
00:50:35.340 --> 00:50:38.400
muy largo, como unos ocho metros
00:50:38.400 --> 00:50:39.440
como así de grande
00:50:39.440 --> 00:50:41.050
y tenemos varios de ellos
00:50:41.050 --> 00:50:43.050
que se pueden intercambiar
00:50:43.050 --> 00:50:44.400
y luego deben
00:50:45.400 --> 00:50:47.300
retirarlos por algunas décadas
00:50:48.050 --> 00:50:49.300
a que se enfríen.
00:50:59.000 --> 00:51:00.680
Micrófono cuatro, por favor.
00:51:02.100 --> 00:51:05.200
Primero gracias de nuevo
por esta extraordinaria charla.
00:51:07.100 --> 00:51:09.120
Esta es una pregunta muy ambiciosa,
00:51:09.580 --> 00:51:10.120
pero,
00:51:11.120 --> 00:51:15.220
¿está previsto que el
crecimiento de estas capacidades
00:51:15.220 --> 00:51:19.820
continuará más allá de lo que han
logrado los láseres de electrones libres?
00:51:19.820 --> 00:51:20.620
y
00:51:20.620 --> 00:51:25.280
¿Hay un atisbo de la que sería
la quinta generación de sincrotrones?
00:51:25.800 --> 00:51:27.610
Consulté a un
par de sujetos
00:51:28.010 --> 00:51:30.330
en el marco de la
preparación de esta charla
00:51:30.330 --> 00:51:34.130
y dependiendo del lugar
responden cosas diferentes.
00:51:34.400 --> 00:51:36.400
Algunos dicen que no,
00:51:37.700 --> 00:51:39.400
que serían técnicas diferentes.
00:51:39.400 --> 00:51:41.600
Los FEL tienen la capacidad única
00:51:41.600 --> 00:51:43.260
de producir pulsos muy cortos
00:51:43.260 --> 00:51:45.060
y tal vez en esto todavía mejoren
00:51:45.060 --> 00:51:46.750
la marca de un femtosegundo pero
00:51:46.750 --> 00:51:49.820
existen herramientas como
la difracción de electrones, o
00:51:50.570 --> 00:51:52.630
también la microscopía de electrones,
00:51:52.630 --> 00:51:55.690
que pueden ser más adecuadas
para determinadas muestras.
00:51:55.690 --> 00:51:57.500
Pero yo no sé realmente
00:51:57.500 --> 00:52:01.260
cuál podría ser el próximo paso en
fuentes de radiación sincrotrónica.
00:52:02.280 --> 00:52:03.260
Gracias.
00:52:04.420 --> 00:52:06.520
Bien, seamos justos con internet,
00:52:06.520 --> 00:52:07.680
¿hay alguna pregunta?
00:52:08.200 --> 00:52:10.260
Sí, tenemos algunas preguntas más.
00:52:13.280 --> 00:52:17.280
Barking Sheep pregunta ¿cuánto
tiempo toma realizar un experimento?
00:52:17.280 --> 00:52:20.900
Entre redactar la especificación
del experimento, enviar el rayo,
00:52:20.900 --> 00:52:24.360
recolectar todas las capturas
y producir una imagen.
00:52:25.400 --> 00:52:26.660
El tiempo para el rayo es
00:52:28.200 --> 00:52:29.920
algo así como...
00:52:29.920 --> 00:52:32.700
En FLASH y otros FEL
00:52:32.700 --> 00:52:35.800
el plazo habitual de un
puesto son ocho horas.
00:52:36.450 --> 00:52:38.150
La máquina funciona 24/7, pero
00:52:38.550 --> 00:52:41.800
algunos experimentos toman
ocho, otros 16, otros dos días
00:52:41.800 --> 00:52:43.600
pero ese es el ordenamiento.
00:52:43.600 --> 00:52:45.600
Entonces digamos que unas diez horas.
00:52:47.000 --> 00:52:50.600
En alistar el experimento
está el cuello de botella,
00:52:50.600 --> 00:52:52.600
puede tomar hasta una semana.
00:52:54.600 --> 00:52:56.720
Lamentablemente no tengo una imagen
00:52:56.720 --> 00:52:58.760
del hoyo experimental en FLASH, pero
00:52:58.760 --> 00:53:00.760
tenemos varios haces.
00:53:02.160 --> 00:53:04.100
y son diez personas preparando allí
00:53:04.100 --> 00:53:06.200
el experimento durante una semana
00:53:06.200 --> 00:53:08.900
y luego tienen ocho horas de rayos X
00:53:08.900 --> 00:53:10.900
y después dedican medio año
00:53:11.850 --> 00:53:13.300
a la lectura de los datos
00:53:13.300 --> 00:53:15.500
y la composición de estas imágenes.
00:53:17.350 --> 00:53:18.960
De modo que el tiempo del haz,
00:53:18.960 --> 00:53:20.520
capturar las imágenes,
00:53:20.520 --> 00:53:22.080
es la parte más pequeña.
00:53:23.880 --> 00:53:25.890
Bien. Micrófono uno, por favor.
00:53:26.490 --> 00:53:28.620
Gracias por la excelente charla también.
00:53:28.620 --> 00:53:31.020
Mi pregunta es,
seguro conoces
00:53:31.820 --> 00:53:34.920
este proyecto de software
de plegamiento de proteínas
00:53:35.220 --> 00:53:38.400
que intenta hacer estas
imágenes por cálculo,
00:53:38.650 --> 00:53:40.360
¿qué tal funciona eso
00:53:40.360 --> 00:53:43.200
y qué aporte representan
propuestas como esta?
00:53:43.200 --> 00:53:46.330
Ese es el punto, no sabemos
qué tan correctamente funcionan.
00:53:47.000 --> 00:53:50.330
Es decir, están las simulaciones
y puedes encontrarlas en Youtube
00:53:50.330 --> 00:53:52.330
y son agradables, pero...
00:53:54.330 --> 00:53:55.330
Nadie sabe.
00:53:55.820 --> 00:53:57.330
Bueno, gracias.
00:53:58.260 --> 00:54:01.080
Bien. Otro, micrófono uno, por favor.
00:54:01.080 --> 00:54:03.080
Sí, fue una charla increíble.
00:54:04.400 --> 00:54:08.600
¿Podría ampliar sobre la forma de
concentrar el pulso de rayos X?
00:54:08.600 --> 00:54:11.600
Sí, pero dudo que tenga
una respuesta a tu pregunta...
00:54:11.600 --> 00:54:13.600
¡Yo debería ampliar!
00:54:20.380 --> 00:54:22.000
¿Pregunta de internet?
00:54:24.870 --> 00:54:27.000
Unrestricted Eve quisiera saber
00:54:27.000 --> 00:54:29.000
si puedes dar más detalles
00:54:29.000 --> 00:54:32.800
sobre cómo la cámara de rayos
X logra incorporar tantos datos
00:54:32.800 --> 00:54:35.440
en un período de
tiempo tan breve.
00:54:36.440 --> 00:54:39.040
A la pregunta de internet:
no, en verdad no puedo.
00:54:40.200 --> 00:54:42.140
Intenté consultar con el sujeto
00:54:42.140 --> 00:54:43.540
que diseñó el detector,
00:54:43.540 --> 00:54:46.850
o era el encargado
del diseño del detector,
00:54:46.850 --> 00:54:48.800
pero ya estaba de vacaciones
00:54:48.800 --> 00:54:50.700
la semana previa a navidad.
00:54:50.700 --> 00:54:52.100
De modo que no pude
00:54:53.000 --> 00:54:56.300
conseguir una respuesta a esta
cuestión, no lo sé exactamente
00:54:56.300 --> 00:54:58.300
solo sé que son múltiples capas...
00:55:01.260 --> 00:55:03.520
No, creo que estaría
diciendo estupideces.
00:55:05.000 --> 00:55:07.520
Creo que planeaban publicar pronto
00:55:07.920 --> 00:55:09.000
un gran
00:55:09.220 --> 00:55:10.900
exhaustivo
00:55:11.950 --> 00:55:14.700
material completo acerca
del detector de rayos X
00:55:14.700 --> 00:55:17.200
en su página web
del European XFEL.
00:55:17.780 --> 00:55:20.500
Te recomendaría buscarlo ahí.
00:55:21.500 --> 00:55:23.100
Pero volviendo a tu pregunta,
00:55:23.200 --> 00:55:25.400
lo hacemos con diamantes
00:55:26.150 --> 00:55:28.000
o cristales similares al diamante.
00:55:28.000 --> 00:55:30.250
Este es un espejo de
rayos X que tenemos
00:55:30.750 --> 00:55:32.540
y tenemos un, ¿cómo es?
00:55:32.840 --> 00:55:34.830
ángulo de incidencia demencial.
00:55:36.090 --> 00:55:38.290
Así es como enfocamos estos haces.
00:55:38.650 --> 00:55:39.500
Y es bastante...
00:55:43.200 --> 00:55:44.500
Salió en las noticias
00:55:44.500 --> 00:55:47.200
la lisura de este espejo
es realmente increíble
00:55:47.200 --> 00:55:49.200
pero no tengo las
cifras ahora mismo.
00:55:49.700 --> 00:55:51.400
Búsquenlo, es desquiciado.
00:55:55.000 --> 00:55:56.800
De nuevo, micrófono uno.
00:55:57.600 --> 00:56:00.360
Por supuesto que es una
asombrosa pieza de hardware
00:56:00.360 --> 00:56:03.600
pero como mencionabas cuando
mostraste el programa de control
00:56:03.600 --> 00:56:05.870
también un increíble
ejemplo de software
00:56:05.870 --> 00:56:07.600
y cantidad de software.
00:56:07.900 --> 00:56:09.780
Puedes darnos algunas cifras sobre
00:56:10.150 --> 00:56:13.410
la cantidad de programas, líneas
de código, años de desarrollo,
00:56:13.410 --> 00:56:14.900
lo que sea, porque
00:56:14.900 --> 00:56:17.880
gastaron mil millones
en hardware, pero
00:56:18.470 --> 00:56:20.580
el sofware también
sea probablemente...
00:56:21.700 --> 00:56:22.840
Sí, por supuesto.
00:56:22.840 --> 00:56:24.840
Ese sería un número interesante.
00:56:24.840 --> 00:56:26.680
No, no tengo el número de líneas
00:56:26.980 --> 00:56:28.300
incluidas en este código.
00:56:28.300 --> 00:56:30.300
Sé que la cantidad de compu...
00:56:31.690 --> 00:56:34.260
de potencia de CPU que
necesitamos no es tan alta.
00:56:35.260 --> 00:56:37.360
Lo más difícil de lograr
00:56:37.360 --> 00:56:40.170
es que todos los canales
aparezcan en el sistema,
00:56:40.170 --> 00:56:41.580
por lo que la parte gráfica,
00:56:42.170 --> 00:56:43.980
la interfaz gráfica es
00:56:43.980 --> 00:56:45.470
mayor desafío que
00:56:47.770 --> 00:56:49.270
el proceso de los datos.
00:56:49.270 --> 00:56:51.270
Pero no puedo precisar cuánto,
00:56:51.670 --> 00:56:53.270
realmente lo desconozco.
00:56:53.270 --> 00:56:55.270
Pero si me escribes,
00:56:55.270 --> 00:56:58.310
al final de las diapositivas
está mi dirección de correo
00:56:58.310 --> 00:57:01.110
podría preguntarles a
algunos colegas en DESY.
00:57:05.400 --> 00:57:07.610
Bien. Micrófono dos, por favor.
00:57:08.270 --> 00:57:11.210
También tengo una pregunta
sobre el sistema de control,
00:57:11.210 --> 00:57:14.820
¿tienen un lenguaje de consulta
para encontrar los comandos
00:57:14.820 --> 00:57:17.510
en lugar de tener que pasar
por todas esas ventanas?
00:57:18.510 --> 00:57:19.510
Sí, desde luego,
00:57:19.510 --> 00:57:20.610
desde luego, pero
00:57:20.610 --> 00:57:23.480
habitualmente cuando no
tienes idea de lo que buscas,
00:57:23.880 --> 00:57:27.580
a veces es más simple si tienes una
GUI donde al menos está ordenado.
00:57:27.580 --> 00:57:30.160
Pero claro que puedes acceder,
00:57:30.160 --> 00:57:31.760
también leer y escribir
00:57:31.760 --> 00:57:33.100
a través de
00:57:33.100 --> 00:57:34.600
solo escribiendo líneas.
00:57:38.650 --> 00:57:39.950
¿Preguntas de internet?
00:57:40.500 --> 00:57:41.950
No hay más preguntas.
00:57:41.950 --> 00:57:43.700
Bien. Micrófono uno, por favor.
00:57:45.400 --> 00:57:46.400
Mi pregunta es:
00:57:46.400 --> 00:57:48.600
¿hay algún sitio de control
00:57:49.700 --> 00:57:52.100
para las publicaciones
00:57:52.100 --> 00:57:54.100
como de solo acceso abierto o así?
00:57:56.700 --> 00:57:57.600
¿En DESY?
00:57:57.900 --> 00:58:00.810
Mi investigador acude
por tiempo para un haz,
00:58:00.810 --> 00:58:02.810
¿debo cumplir con alguna política?
00:58:03.410 --> 00:58:04.810
Sí, debes publicar.
00:58:05.300 --> 00:58:07.400
Quiero decir, debes publicar en...
00:58:08.530 --> 00:58:10.600
¿Es de acceso abierto?
Esa es la pregunta.
00:58:10.600 --> 00:58:13.350
Sí, es un buen punto.
Creo que no necesariamente.
00:58:13.350 --> 00:58:14.250
Bueno.
00:58:14.250 --> 00:58:17.350
Debes asegurar que tus
resultados se publican.
00:58:19.800 --> 00:58:21.000
Dado que no es...
00:58:24.000 --> 00:58:25.500
Sí, es un buen punto.
00:58:25.500 --> 00:58:27.350
Sé que una compañía privada
00:58:27.350 --> 00:58:29.300
también puede solicitar tiempo
00:58:29.300 --> 00:58:31.500
pero deben pagar mucho dinero
00:58:31.500 --> 00:58:32.500
para conseguirlo.
00:58:32.500 --> 00:58:35.300
Pero si eres un investigador científico
00:58:35.300 --> 00:58:37.000
o una universidad o algo,
00:58:37.350 --> 00:58:38.580
lo tienes sin costo.
00:58:42.480 --> 00:58:44.080
Gracias.