La fuente de fotones de alta energía de China entra en la fase final de construcción

Por Yan Dongjie

La construcción civil del campus de HEPS. [Foto: cedida a chinadaily.com.cn]

La instalación de radiación sincrotrón insignia de China, la Fuente de Fotones de Alta Energía, ha entrado en su etapa final de construcción al comenzar la fase de puesta en marcha conjunta, y se espera que comience a funcionar a finales de este año, anunció este jueves el Instituto de Física de Altas Energías de la Academia de Ciencias de China.

Como una de las instalaciones científicas clave de China, HEPS – que ocupa un área similar a 90 campos de fútbol- tiene como misión poder iluminar el mundo microscópico a escala nanométrica.

HEPS es una instalación de radiación sincrotrón de cuarta generación y la primera fuente de luz de alta energía de China, diseñada para ofrecer el brillo más alto del mundo.

En marzo del 2023, se logró el primer haz de electrones de HEPS a través del Linac con una energía de 500 MeV. [Foto: cedida a chinadaily.com.cn]

“HEPS servirá como plataforma de investigación para la ciencia de los materiales, la ingeniería química, la biomedicina y otros campos”, aseguró el profesor Pan Weimin, director de HEPS.

Pan precisó que la emitancia es un parámetro crítico que evalúa la calidad del haz de electrones. En este sentido, HEPS logró en enero del año pasado una emisión de clase mundial con un haz de electrones de 93 pm·rad en su anillo de almacenamiento, después de una corriente de haz superior a 40 mA.

HEPS es capaz de producir la radiación de sincrotrón brillante de alta calidad más fuerte del mundo.

"Una emitancia más baja reduce la divergencia lateral del haz de electrones, produciendo así una radiación de sincrotrón más brillante", explicó Pan.

En noviembre del 2023, el haz de electrones de HEPS alcanzó más de 5 nC de carga en racimo a 6 GeV a través del refuerzo. [Foto: cedida a chinadaily.com.cn]

HEPS está diseñado con aceleradores, líneas de luz, estaciones finales e instalaciones de apoyo. El Instituto de Física de Altas Energías comenzó la construcción en Huairou, Beijing, en 2019.

"La instalación está construida sobre tres metros de hormigón liso y 0,8 metros de hormigón armado, lo que integra toda la estructura y logra el objetivo de microvibraciones de menos de 25 nanómetros durante las operaciones de HEPS. En un edificio normal, incluso un simple pisotón podría hacer que los equipos cercanos vibraran a nivel de micras", indica Pan, y agrega que en el proceso se superaron muchos cuellos de botella técnicos.

El anillo de almacenamiento de la instalación está equipado con 1.776 imanes de varios colores, que controlan el haz de electrones para que funcione de manera estable a altas velocidades dentro de una pista de vacío del ancho de un pulgar.

El 1º de julio de 2024 se instalaron los últimos fuelles blindados en el túnel, completando la instalación del anillo de almacenamiento HEPS y significando que todos los componentes del anillo de almacenamiento se han conectado. [Foto: cedida a chinadaily.com.cn]

La parte más estrecha de esta pista de electrones tiene un diámetro de solo dos a tres milímetros. Durante la construcción de la instalación, las cajas de vacío era propensa a ligeras deformaciones.

"Después de repetidos experimentos, descubrimos que la solución era simple: dejar reposar durante una o dos semanas los productos después de haberlos recibidos. Este compás de espera liberó la tensión del metal y todo se resolvió sin esfuerzo", afirmó Pan en una entrevista con Beijing Daily.

El 12 de octubre de 2024, la luz de sincrotrón de alta energía del ondulador W73 en el anillo de almacenamiento HEPS se entregó con precisión a la estación final de la línea de luz de imágenes de alta energía HXI, ubicada a 350 metros de distancia. [Foto: cedida a chinadaily.com.cn]

La línea de luz Hard X-ray Imaging (HXI), entre el primer conjunto de líneas de luz construidas, se destaca como una de las plataformas experimentales distintivas destinadas a estudiar las microestructuras internas en materiales de ingeniería.

"Esta gran instalación es como una máquina de rayos X de gran tamaño, con su luz emitida que alcanza una energía de hasta 300 keV, capaz de penetrar varios centímetros de acero", describió Dong Yuhui, subdirector ejecutivo de HEPS.

En comparación con una máquina de rayos X normal, su brillo es un billón de veces mayor. Es por ello por lo que nos permite ver el mundo microscópico con mucha más claridad.

"HEPS puede ayudar a los científicos a realizar tareas que antes eran imposibles desde la investigación aeroespacial y la nanotecnología hasta la biomedicina y el desarrollo de nuevos materiales”, concluyó Dong.