Un termómetro sensible para rayos X exprés
Un haz de rayos X es un flujo de diminutas porciones de energía, los fotones. Los detectores comunes los cuentan, pero no distinguen matices: dos fotones con energía similar son iguales para ellos. El nuevo instrumento funciona como un termómetro sensible: atrapa cada fotón y mide cuánto calentó una película delgada. Por el calentamiento se puede saber con precisión cuánta energía trajo el fotón. Una diferencia de unos pocos electronvoltios es como distinguir un grano de arena de dos granos en la palma de la mano.
Las pruebas se realizaron en el sincrotrón SPring-8, un anillo enorme donde los electrones se aceleran hasta casi la velocidad de la luz y emiten rayos X brillantes. El detector, de 240 píxeles, siguió el haz simultáneamente y distinguió fotones con una precisión de 4 electronvoltios a una energía de 6 mil. Es como escuchar un susurro en una sala ruidosa. El instrumento soportó un flujo de 2 mil fotones por segundo en todos los píxeles, manteniendo una precisión de 5 electronvoltios.
Tal sensibilidad abre nuevas puertas. Antes, la línea del arsénico y la línea del plomo en el espectro de rayos X se fundían en una sola joroba: sus energías son casi iguales. Ahora se ven como dos picos separados, y se puede monitorear el plomo sin que el arsénico interfiera. Esto es importante para analizar suelos, minerales o incluso partículas de polvo en el aire.
El instrumento es el primer paso para que detectores tan precisos estén en todos los sincrotrones de rayos X duros. Entonces, químicos, geólogos y ecologistas podrán mirar la composición de la materia con la misma facilidad con que distinguimos los colores del arcoíris.
La energía de un fotón de rayos X de 6 keV es miles de millones de veces mayor que la de la luz visible, pero el detector percibe una diferencia de solo 4 electronvoltios, como si una báscula de mercado notara una pluma que cae sobre un camión.