1 00:00:17,780 --> 00:00:20,520 *X, F, E, L...* 2 00:00:20,560 --> 00:00:24,160 *Rayos X... Electrones Libres... Láseres...* 3 00:00:24,160 --> 00:00:26,160 *¿Qué es todo esto?* 4 00:00:27,640 --> 00:00:28,300 *Sí.* 5 00:00:28,370 --> 00:00:30,000 *Algo... algo así...* 6 00:00:30,400 --> 00:00:32,990 *es como la longitud de onda más estrecha posible,* 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 *Sincrotrón Electrónico Alemán* 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 *vesículas* 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 *d*, 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 *luz incoherente*. 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 *luz espacialmente coherente*. 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 *brillantez* 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 *aceleradores de partículas*. 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 *contracción de longitud* 316 00:14:45,440 --> 00:14:47,040 o *contracción de Lorentz*. 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 *paquete* 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 *v* 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 *curvador* 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 *Sí, de hecho hay una pregunta de *Geuchen*:* 969 00:46:12,820 --> 00:46:15,970 *¿Cuán buena es la replicabilidad de los experimentos?* 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 *Sí, una charla increíble,* 993 00:47:17,360 --> 00:47:18,960 *también debo admitir eso.* 994 00:47:19,460 --> 00:47:22,500 *¿Cuál es el estado actual de los XFEL?* 995 00:47:22,500 --> 00:47:24,320 *Porque has mostrado ahora al final* 996 00:47:24,320 --> 00:47:26,780 *este procedimiento para hacer una película,* 997 00:47:26,780 --> 00:47:30,500 *¿cuán lejos estamos de lograr un ejemplo simple?* 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 *En general la máquina está lista y funcionando* 1012 00:48:12,150 --> 00:48:13,400 Funciona ahora mismo. 1013 00:48:13,400 --> 00:48:14,100 *para empezar.* 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 *¿Cómo impides que la molécula se introduzca por* 1021 00:48:38,300 --> 00:48:39,500 *láser de electrones libres?* 1022 00:48:39,500 --> 00:48:40,940 Disculpa, ¿otra vez por favor? 1023 00:48:41,060 --> 00:48:44,450 *Has mostrado antes que si no tienes un cristal de moléculas* 1024 00:48:44,450 --> 00:48:46,390 *que se deteriora instantáneamente* 1025 00:48:46,390 --> 00:48:49,000 *y afirmado que era un escollo para el FEL.* 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 *Sí.* 1028 00:48:54,290 --> 00:48:55,350 No lo impedimos. 1029 00:48:55,650 --> 00:48:56,550 *Bueno.* 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 *Esto es más bien un tecnicismo.* 1050 00:49:52,990 --> 00:49:57,050 *¿Cuál es la potencia en el depósito del rayo de electrones* 1051 00:49:57,250 --> 00:49:59,640 *y qué utilizan en el mismo* 1052 00:49:59,640 --> 00:50:04,000 *para conseguir una cantidad de bremsstrahlung emitida* 1053 00:50:04,000 --> 00:50:07,080 *a niveles aceptables para no destruir todo con eso?* 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 *bremsstrahlung* 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 *Primero gracias de nuevo por esta extraordinaria charla.* 1072 00:51:07,100 --> 00:51:09,120 *Esta es una pregunta muy ambiciosa,* 1073 00:51:09,580 --> 00:51:10,120 *pero,* 1074 00:51:11,120 --> 00:51:15,220 *¿está previsto que el crecimiento de estas capacidades* 1075 00:51:15,220 --> 00:51:19,820 *continuará más allá de lo que han logrado los láseres de electrones libres?* 1076 00:51:19,820 --> 00:51:20,620 *y* 1077 00:51:20,620 --> 00:51:25,280 *¿Hay un atisbo de la que sería la quinta generación de sincrotrones?* 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 *Gracias.* 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 *Sí, tenemos algunas preguntas más.* 1096 00:52:13,280 --> 00:52:17,280 Barking Sheep *pregunta ¿cuánto tiempo toma realizar un experimento?* 1097 00:52:17,280 --> 00:52:20,900 *Entre redactar la especificación del experimento, enviar el rayo,* 1098 00:52:20,900 --> 00:52:24,360 *recolectar todas las capturas y producir una imagen.* 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 *Gracias por la excelente charla también.* 1123 00:53:28,620 --> 00:53:31,020 *Mi pregunta es, seguro conoces* 1124 00:53:31,820 --> 00:53:34,920 *este proyecto de software de plegamiento de proteínas* 1125 00:53:35,220 --> 00:53:38,400 *que intenta hacer estas imágenes por cálculo,* 1126 00:53:38,650 --> 00:53:40,360 *¿qué tal funciona eso* 1127 00:53:40,360 --> 00:53:43,200 *y qué aporte representan propuestas como esta?* 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 *Nadie sabe.* 1132 00:53:55,820 --> 00:53:57,330 *Bueno, gracias.* 1133 00:53:58,260 --> 00:54:01,080 *Bien. Otro, micrófono uno, por favor.* 1134 00:54:01,080 --> 00:54:03,080 *Sí, fue una charla increíble.* 1135 00:54:04,400 --> 00:54:08,600 *¿Podría ampliar sobre la forma de concentrar el pulso de rayos X?* 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 *¿Pregunta de internet?* 1139 00:54:24,870 --> 00:54:27,000 Unrestricted Eve *quisiera saber* 1140 00:54:27,000 --> 00:54:29,000 *si puedes dar más detalles* 1141 00:54:29,000 --> 00:54:32,800 *sobre cómo la cámara de rayos X logra incorporar tantos datos* 1142 00:54:32,800 --> 00:54:35,440 *en un período de tiempo tan breve.* 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 *De nuevo, micrófono uno.* 1172 00:55:57,600 --> 00:56:00,360 *Por supuesto que es una asombrosa pieza de hardware* 1173 00:56:00,360 --> 00:56:03,600 *pero como mencionabas cuando mostraste el programa de control* 1174 00:56:03,600 --> 00:56:05,870 *también un increíble ejemplo de software* 1175 00:56:05,870 --> 00:56:07,600 *y cantidad de software.* 1176 00:56:07,900 --> 00:56:09,780 *Puedes darnos algunas cifras sobre* 1177 00:56:10,150 --> 00:56:13,410 *la cantidad de programas, líneas de código, años de desarrollo,* 1178 00:56:13,410 --> 00:56:14,900 *lo que sea, porque* 1179 00:56:14,900 --> 00:56:17,880 *gastaron mil millones en hardware, pero* 1180 00:56:18,470 --> 00:56:20,580 *el sofware también sea probablemente...* 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 *Bien. Micrófono dos, por favor.* 1199 00:57:08,270 --> 00:57:11,210 *También tengo una pregunta sobre el sistema de control,* 1200 00:57:11,210 --> 00:57:14,820 *¿tienen un lenguaje de consulta para encontrar los comandos* 1201 00:57:14,820 --> 00:57:17,510 *en lugar de tener que pasar por todas esas ventanas?* 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 *No hay más preguntas.* 1212 00:57:41,950 --> 00:57:43,700 Bien. Micrófono uno, por favor. 1213 00:57:45,400 --> 00:57:46,400 *Mi pregunta es:* 1214 00:57:46,400 --> 00:57:48,600 *¿hay algún sitio de control* 1215 00:57:49,700 --> 00:57:52,100 *para las publicaciones* 1216 00:57:52,100 --> 00:57:54,100 *como de solo acceso abierto o así?* 1217 00:57:56,700 --> 00:57:57,600 ¿En DESY? 1218 00:57:57,900 --> 00:58:00,810 *Mi investigador acude por tiempo para un haz,* 1219 00:58:00,810 --> 00:58:02,810 *¿debo cumplir con alguna política?* 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 *¿Es de acceso abierto? Esa es la pregunta.* 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 *Bueno.* 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.