Fuente de luz avanzada

La Advanced Light Source (ALS) es una instalación de investigación en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en Berkeley , California . Una de las fuentes de luz ultravioleta y de rayos X suaves más brillantes del mundo , la ALS es la primera fuente de luz de sincrotrón de "tercera generación" ^[1] en su rango de energía, que proporciona múltiples fuentes extremadamente brillantes de luz intensa y coherente de longitud de onda corta para su uso en experimentos científicos por parte de investigadores de todo el mundo. Está financiada por el Departamento de Energía de los EE. UU. (DOE) y operada por la Universidad de California . El director actual es Dimitri Argyriou. ^[2]

El ALS presta servicio a unos 2.000 investigadores ("usuarios") cada año procedentes de laboratorios académicos, industriales y gubernamentales de todo el mundo. Los experimentos en el ALS se realizan en casi 40 líneas de luz que pueden funcionar simultáneamente durante más de 5.000 horas al año, lo que da lugar a casi 1.000 publicaciones científicas anuales en una amplia variedad de campos. Cualquier investigador cualificado puede proponer el uso de una línea de luz del ALS. Se utiliza una revisión por pares para seleccionar entre las propuestas más importantes recibidas de investigadores que solicitan tiempo de luz en el ALS. No se cobra por el tiempo de luz si la investigación de un usuario no es de propiedad privada (es decir, el usuario planea publicar los resultados en la literatura abierta). Alrededor del 16% de los usuarios proceden de fuera de los EE.UU.

Los haces de electrones que viajan a una velocidad cercana a la de la luz son forzados a seguir una trayectoria casi circular por medio de imanes en el anillo de almacenamiento ALS. Entre estos imanes hay secciones rectas donde los electrones son forzados a seguir una trayectoria similar a un eslalon por medio de docenas de imanes de polaridad alterna en dispositivos llamados "onduladores". Bajo la influencia de estos imanes, los electrones emiten haces de radiación electromagnética, desde el infrarrojo hasta el visible, el ultravioleta y los rayos X. Los haces resultantes, colimados a lo largo de la dirección de la trayectoria de los electrones, brillan a través de las líneas de luz hacia los instrumentos en las estaciones terminales del experimento.

La especialidad del ALS son los rayos X suaves de baja energía, que cubren un nicho importante y complementan otras instalaciones de fuentes de luz del DOE. También se pueden obtener rayos X de mayor energía en lugares donde los imanes superconductores crean "supercurvas" en la trayectoria de los electrones. Los rayos X suaves se utilizan para caracterizar la estructura electrónica de la materia y revelar estructuras microscópicas con especificidad química y elemental. La investigación en ciencia de los materiales, biología, química, física y ciencias ambientales hace uso de estas capacidades.

• Investigando la estructura electrónica de la materia
• Pruebas de ópticas y fotorresistencias para la fotolitografía de próxima generación
• Comprender los materiales magnéticos
• Imágenes biológicas en 3D
• Cristalografía de proteínas
• Fotoquímica del ozono
• Microscopía de rayos X de células
• Dinámica de reacciones químicas
• Física atómica y molecular
• Litografía ultravioleta extrema
• Nanoespectroscopia infrarroja de sincrotrón (SINS)

• Baterías de iones de litio de mayor duración para vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos móviles
• Imágenes magnéticas a nanoescala para almacenamiento de datos compacto
• Células solares de plástico flexibles y fáciles de producir.
• Aprovechar la « fotosíntesis artificial » para obtener energía limpia y renovable
• Ajuste fino de la combustión para combustibles más limpios
• Reacciones químicas más efectivas para celdas de combustible , control de la contaminación o refinamiento de combustible
• Utilizando microbios para limpiar toxinas del medio ambiente
• Biocombustibles más baratos procedentes de plantas abundantes y renovables
• Solución de estructuras proteicas para el diseño racional de fármacos
• Producción de transistores cada vez más pequeños para ordenadores más potentes

Cuando el ALS fue propuesto por primera vez a principios de los años 1980 por el ex director del LBNL David Shirley , los escépticos dudaban del uso de un sincrotrón optimizado para rayos X suaves y luz ultravioleta. Según el ex director del ALS Daniel Chemla, "la justificación científica para una instalación de rayos X suaves de tercera generación como el ALS siempre había sido fundamentalmente sólida. Sin embargo, lograr que la comunidad científica en general lo creyera fue una batalla cuesta arriba". ^[3]

El presupuesto de la administración Reagan de 1987 asignó 1,5 millones de dólares para la construcción del ALS. ^[4] El proceso de planificación y diseño comenzó en 1987, la primera piedra se inició en 1988 y la construcción se completó en 1993. El nuevo edificio incorporó una estructura abovedada de la década de 1930 diseñada por Arthur Brown, Jr. (diseñador de la Torre Coit en San Francisco ) para albergar el ciclotrón de 184 pulgadas de EO Lawrence , una versión avanzada de su primer ciclotrón por el que recibió el Premio Nobel de Física en 1939 .

El ALS se puso en servicio en marzo de 1993 y su inauguración oficial tuvo lugar en la mañana del 22 de octubre de 1993. ^{[ cita requerida ]}

Un nuevo proyecto llamado ALS-U está trabajando para mejorar el ALS. Los recientes avances en física de aceleradores permiten ahora la producción de haces de luz de rayos X suaves altamente enfocados que son al menos 100 veces más brillantes que los del ALS actual. ^[5]

El anillo de almacenamiento recibirá una serie de nuevas mejoras, así como un nuevo anillo acumulador. El nuevo anillo utilizará imanes potentes y compactos dispuestos en una densa matriz circular llamada red acromática multicurvatura (MBA). En combinación con otras mejoras del complejo acelerador, la máquina mejorada producirá haces brillantes y constantes de luz de alta energía para sondear la materia con un detalle sin precedentes. ^[5]

• Sitio web oficial

37°52′33″N 122°14′55″O / 37,8757°N 122,2485°W / 37,8757; -122.2485