Un destello demasiado brillante ciega la cámara exprés
Una cámara que no capta luz, sino un flujo de electrones reflejados por un cristal, es un detector híbrido de píxeles. Es capaz de contar cada electrón que incide en él, casi sin generar ruido propio. En modo normal, cuando el haz de electrones fluye de forma continua, el detector funciona perfectamente. Pero si los electrones llegan en ráfagas ultracortas, mil millones de ellos en una millonésima de segundo, el detector empieza a 'atragantarse': dos electrones que llegan a un mismo píxel casi al mismo tiempo los cuenta como uno solo.
En el nuevo trabajo, los físicos midieron cuánto se pierde el conteo en destellos electrónicos ultracortos. Resultó que las pérdidas son mucho más graves que con un haz continuo: ya con dos electrones por píxel en un solo pulso, el detector deja de distinguir partículas individuales. Esto impone una dura limitación sobre cuántos electrones se pueden enviar a la muestra en un solo disparo, especialmente si se estudia un monocristal, un material donde los átomos están dispuestos en una red perfecta.
Para no perder información, los científicos desarrollaron métodos especiales de normalización, formas de 'restar' las distorsiones de los datos obtenidos, sabiendo exactamente cómo se equivoca el detector. También construyeron un modelo completo de errores que permite evaluar la fiabilidad de cada píxel de la imagen. Estas técnicas se probaron en un gran conjunto de datos experimentales. Al final, incluso con el detector sobrecargado, se puede recuperar la imagen del movimiento atómico con buena precisión.
Este trabajo es importante para la espectroscopía de procesos ultracortos: permite asomarse a un mundo donde las moléculas cambian de forma en milmillonésimas de segundo. Si el detector aprende a no 'cegarse' con los destellos electrónicos brillantes, podremos grabar películas sobre cómo se rompen y se forman los enlaces químicos, cómo vibran los átomos en la red y cómo reaccionan los materiales al impacto de la luz.
Los detectores híbridos de píxeles de los que hablamos se crearon originalmente para el Gran Colisionador de Hadrones, para captar las huellas de partículas en flujos de datos enormes. Ahora ayudan a grabar 'películas' ultracortas sobre el movimiento de los átomos.