Los rayos-x semejantes al láser se convierten en realidad

Los radiólogos y los biólogos han esperado por largo tiempo inventar una fuente de laboratorio compacta capaz de emitir rayos-x en una dirección en un rayo semejante al láser. Tal fuente permitiría que las imágenes de rayos-x sean registradas con resolución más alta a niveles de dosis muy reducidos, permitiendo el diagnóstico del cáncer en estadío temprano con un riesgo muy reducido para el paciente.
Microscopios equipados con esta fuente harían visibles las biomoléculas del tamaño de nanómetros en su ambiente natural. Puede pasar un tiempo largo antes de que esta visión se haga realidad, pero un experimento reciente reportado por una colaboración austriaca-alemana sugiere una manera de realizar el sueño. Los científicos en la Universidad de Tecnología de Viena (Austria) demostraron la primera fuente de rayos-x como el láser en una longitud de onda de 1 nm con un instrumento de laboratorio compacto en un experimento en Viena. El color de la luz es determinado por la longitud de un ciclo de la onda electromagnética (longitud de onda) que constituye la luz. La luz roja es una longitud de onda de aproximadamente 700 nm, mientras que nuestro ojo percibe la radiación como luz violeta si su longitud de onda es de solo 400 nm.

El equipo de investigadores enfocó una serie de destellos intensos, muy cortos, de luz roja en una mezcla de gas de átomos de helio para convertir la luz láser de 700 nm a una onda de luz de rayos-x de 1 nm emitida por los átomos excitados. El campo de láser intenso hace que la nube cargada de electrones negativos realice oscilaciones enormes alrededor del núcleo atómico de carga positiva, de manera que convierten los átomos en antenas. Debido a la amplitud enorme de sus oscilaciones, esas ondas emiten no solamente en la longitud de onda del láser (700 nm) sino también en las longitudes de onda más cortas.

Desafortunadamente, los electrones libres despedidos de los átomos por el campo láser fuerte dificultan la formación de una onda intensa a partir las ondas atómicas débiles. El grupo de investigadores solucionó este problema irradiando los átomos con los pulsos láser de alta intensidad más cortos del mundo, durando solamente cinco millonésimas de un segundo (5 femtosegundos). Esos pulsos encogen los átomos tan súbitamente que no tienen tiempo de colapsar antes de emitir el estallido de rayos-x. Debido al tiempo de interacción muy corto, los científicos no solo tienen éxito en romper la barrera nanométrica sino que también diseñaron una fuente de impulsos de rayos-x que pueden, por primera vez, ser más cortos que 0.1 femtosegundos (100 atosegundos).

El haz de rayos-x liberado por la fuente nueva, actualmente es demasiado débil para cualquier aplicación clínica, pero los investigadores están convencidos de que los avances técnicos incrementarán el poder de los rayos-x en varias órdenes de magnitud. Cuando este logro se cumpla, esta herramienta única de investigación proporcionará oportunidades nuevas para la investigación en biología, física, y ciencia de materiales. Los científicos reportaron sus hallazgos en la edición del 10 de Febrero de 2005 en la revista "Nature”.




Enlaces relationados:
Vienna University of Technology