Un «agujero negro» molecular

Unos rayos X sumamente intensos crean en una molécula un fenómeno que por su poder atractivo recuerda a un agujero negro, aunque no es que haya en él nada parecido a un horizonte de sucesos [DESY/Science Communication Lab].

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Un grupo internacional de investigadores, del Sincrotón de Electrones Alemán (el DESY, que se encuentra en Hamburgo), de la Universidad del Estado de Kansas y de otras instituciones, han dado con un efecto inesperado al disparar a moléculas individuales rayos X de una potencia extrema, generados por el poderosísimo láser de electrones libres del SLAC, el acelerador lineal de partículas de Stanford. Como informan en Nature, esos rayos X arrancan primero numerosos electrones al átomo de yodo de una molécula de yoduro de metilo, pero lo notable es lo que ocurre a continuación: el átomo, ahora muy cargado, se comporta en cierta forma, entiéndase de modo metafórico, como un agujero negro y se traga electrones del resto de la molécula, que caen en los niveles de energía que van quedado libres. Esos electrones van siendo arrancados a su vez por los rayos X y salen catapultados fuera de la molécula.

Así, la molécula se porta de una forma esencialmente distinta a la que se esperaba conforme a experimentos anteriores. Cuando se iluminan las moléculas con rayos X menos intensos, pierden solo la carga que un átomo de yodo o de xenón suelto perdería con el disparo. Según el grupo de investigadores, dirigido por Sang-Kil Son, el átomo de yodo pierde dentro de la molécula de yoduro de metilo con el disparo de altísima potencia al menos 54 electrones, uno más de los que posee normalmente, mientras que el átomo suelto perdería 47. Recuérdese que el átomo recibe electrones del resto de la molécula, cuyos átomos de carbono e hidrógeno quedan a su vez ionizados, pero no porque los los fotones de los rayos X les arranquen directamente electrones, sino porque se los transfieren al átomo de yodo, a sus niveles electrónicos más interiores, los que van quedando vacíos por la acción de los rayos X: la fuerza que ejerce ese átomo, tan ionizado, sobre los electrones de los otros átomos de la molécula es mayor que la fuerza de la gravedad en el horizonte de un agujero negro. Pasados 30 femtosegundos, el espectáculo termina porque la molécula se disgrega. Para que el fenómeno se produzca el laser ha de ser sumamente intenso y energético; ha de entregar cientos de trillones de watios por centímetro cuadrado. No hay aplicaciones prácticas del efecto, muy al contrario, ya que de lo que se trata es de es iluminar estructuras biológicas con rayos X sin dañarlas.

Más información en Nature.

Fuente: spektrum.de/Lars Fischer.

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