XFEL (European X-ray Free Electron Laser)

La Instalación Europea de Láser de Electrones Libres de Rayos X (XFEL Europeo) es una infraestructura ESFRI que se está construyendo en Hamburgo (Alemania) y cuyo objetivo es obtener rayos X de características excepcionales. El XFEL Europeo producirá pulsos de rayos X extremadamente brillantes, con una brillantez instantánea aproximadamente 1.000 millones de veces superior a la producida actualmente en los sincrotrones de tercera generación como el ESRF en Francia o ALBA en España. Los pulsos de rayos X serán ultracortos (100.10-15 s) y dotados de coherencia espacial, con longitudes de onda muy reducidas, a fin de emplearlos en la realización de experimentos científicos revolucionarios.

Representantes de diez Estados (Alemania, Dinamarca, Eslovaquia, Grecia, Hungría, Italia, Polonia, Rusia, Suecia y Suiza) firmaron el Convenio XFEL Europeo que constituye un tratado internacional multilateral en 2009, lo cual supuso el inicio decisivo de la fase de construcción de la instalación. El 4 de febrero de 2010 se les uniría Francia y el 6 de octubre de 2011 se celebró en Berlín la rúbrica del Protocolo de Adhesión de España al Tratado Internacional del XFEL Europeo, que realizará una contribución del 1 % a los costes totales de construcción de la instalación (incluyendo fase preparatoria y puesta en funcionamiento), lo que supondrá una inversión de más de catorce millones de euros.

El XFEL Europeo aspira a convertirse en la instalación más potente de su clase; la energía de la radiación láser estará en el rango de los rayos X, con longitudes de onda que oscilan entre los 0,014 y los 1,6 nm.

Si bien hay muchos láseres de electrones libres operativos en el mundo, aún no existe ninguno capaz de alcanzar tal coherencia de luz en el rango de longitudes de onda tan cortas. A pesar de la competencia que suponen algunas infraestructuras XFEL ya en operación (Linac Coherent Light Source, LCLS en EE. UU. y RIKEN X-Ray Free-Electron Laser en Spring-8, SCSS, Japón) y otras en fase de diseño / construcción (principalmente Swiss-XFEL y Korean-XFEL), la instalación XFEL Europeo permitirá mantener el liderazgo de Europa en ciencia y tecnología de fuentes de luz basadas en aceleradores ya que es la única que tendrá tecnología superconductora para acelerar los electrones.

Participación española

La práctica totalidad de la aportación española a la fase de construcción del XFEL vendrá dada en forma de contribuciones en especie, esto es, equipamientos de muy alto contenido tecnológico, cuyo diseño y fabricación requerirán la implicación de la comunidad científica española y de diversos sectores de la industria nacional. Por tanto, la adquisición de conocimiento técnico por parte de las empresas españolas y los puestos de trabajo asociados quedarán asegurados en territorio nacional.

La experiencia que pueda adquirirse en el XFEL Europeo resultará de gran interés a la comunidad española de láseres y a la comunidad nacional de usuarios de radiación sincrotrón. Concretamente, los fotones que van a producirse en el XFEL Europeo guardan cierta relación con aquellos que se prevé obtener en dos instalaciones nacionales: el sincrotrón ALBA (construido y explotado por CELLS) y el Centro de Láseres Pulsados Ultracortos Ultra-intensos (CLPU).

El CIEMAT está a cargo del diseño, desarrollo, fabricación y suministro de los imanes superconductores del acelerador lineal del XFEL, así como de algunos componentes de los sistemas denominados intersecciones. Por su parte, el Consorcio para la Construcción, Equipamiento y Explotación del Laboratorio de Luz de Sincrotrón (CELLS) se encarga de la tarea de producción e integración de los bastidores mecánicos para los segmentos de los onduladores, dispositivos a través de los cuales se canalizarán los pulsos de electrones acelerados. Finalmente, la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) diseña y produce un prototipo de fuente de alimentación para los imanes superconductores del acelerador lineal de la instalación y, conjuntamente con CELLS, lanzará la licitación para la producción de la serie completa de fuentes, así como de la gestión de los contratos con las futuras empresas fabricantes.

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