Luz más brillante que la del Sol

Una nave del tamaño de un campo de fútbol, construida a propósito en el campus de la Universidad de Saskatchewan (Canadá), alberga el nuevo -y primer- sincrotrón de ese país, un tipo de instalación científica y tecnológica que tienen una veintena de países en el mundo y que utilizan los científicos, tanto biólogos y físicos, como expertos en materiales, en electrónica, en medio ambiente, biomedicina, agricultura y un largo etcétera, para acceder al mundo microscópico. El sincrotrón canadiense es un equipo de tercera generación, compacto y tecnológicamente avanzado, parecido por sus prestaciones al que se planea en España, cuya inauguración oficial está fijada para 2008, pero que aún está en fase de diseño y que, seguramente, se aplazará hasta 2009 o 2010.

El presupuesto de la instalación pareja en Cataluña asciende a 164 millones de euros

La longitud de onda debe ser de igual tamaño o menor que el material a examinar

El canadiense ya está listo. Tras cinco años y medio de trabajo, y una inversión de 111 millones de euros, acaba de ser inaugurado oficialmente con las primeras seis líneas de luz -de las más de las 35 que albergará- ya listas. Los experimentos arrancarán a principios del próximo año, al tiempo que se abre la séptima línea que completa la primera fase; la segunda añadirá otras cinco líneas en 2007. Casi 30 universidades canadienses han desarrollado este proyecto en colaboración con varias industrias y los más importantes organismos científicos del país.

"El sincrotrón es el microscopio del siglo XXI, proporcionando una herramienta poderosa para que los científicos canadienses comprendan los secretos moleculares del cuerpo humano", ha comentado Alan Bernstein, presidente de los institutos Canadienses de Investigación de la Salud, una de las instituciones que apadrinan la instalación.

Un anillo de 170 metros de circunferencia y el grosor de la muñeca de un hombre, es el corazón del CLS (siglas en inglés de Fuente de Luz Canadiense). Es un tubo de alto vacío y por él circula un haz de electrones acelerados casi hasta la velocidad de la luz, generados y acelerados en módulos de aceleración previos. En el anillo central, los electrones que dan vueltas y vueltas guiados por potentes imanes generan haces de fotones emitidos en dirección tangencial respecto a la circunferencia que recorren y esa luz extremadamente brillante la aprovechan los investigadores como un microscopio gigante para ver las microestructuras de materiales diversos.

La luz generada es millones de veces más brillante que la luz solar y permite modular haces específicos de prácticamente todas las longitudes de onda del espectro electromagnético, desde el infrarrojo hasta los rayos X, pasando por el ultravioleta. Los sincrotrones de tercera generación, como el canadiense permiten generar más luz que los tradicionales a partir del flujo de electrones acelerados, con lo que la instalación es más eficaz y más barata.

El anillo del sincrotrón español que estará en Cataluña se ha diseñado con un mayor tamaño (250 metros de circunferencia) que el canadiense, aunque alcanzará 2,5 gigalectronvoltios (Gev) de energía (ampliables a tres GeV) mientras que el CLS parte con 2,9 GeV. El coste de la futura instalación española también es mayor, unos 164 millones de euros, financiados por la Administración central y la Generalitat catalana, al 50%. De momento se está acabando la prospección geológica del terreno y se está definiendo la entidad jurídica de la futura instalación, según informa un portavoz del proyecto español. Unos 700 investigadores estimados al año, en 150 grupos científicos, serán los usuarios del sincrotrón español, cuyos responsables han firmado un acuerdo de colaboración con el CLS que abarca el intercambio técnico y científico de ideas y de expertos.

En el mundo existen unas 40 instalaciones sincrotrón, y una de las mayores del mundo está en Europa, en Grenoble (Francia). Es el ESRF europeo, 7 GeV de energía, del que España es país miembro y en el que tiene una línea propia. "Pero el canadiense es muy moderno, compacto y eficiente, de forma que con 2,9 Gev podremos hacer aquí el 90% de la ciencia que se hace en el ESRF", comentaba el pasado verano en Saskachewan, Jeffrey Cutler

director de investigación del CLS. La comunidad de usuarios potenciales de la instalación canadiense es de unos 2.000 científicos, "la mayoría canadienses, pero también muchos de otros países" señaló.

A partir del anillo de electrones acelerados salen los haces de luz dirigidos por el tubo de vacío correspondiente hacia las pequeñas salas de experimentos situadas en la nave alrededor del sincrotrón, todo un enjambre de tubos y electrónica, que el pasado mes de junio se encendía un par de horas diarias para acabar de poner todo a punto y que ahora está ya dispuesto para empezar a evaluar propuestas de investigaciones.

Para los diferentes experimentos los haces de luz sincrotrón se enfocan y se caracterizan de modo apropiado y la longitud de onda requerida en cada caso se dirige hacia la muestra a estudiar. La clave es que la longitud de onda debe ser de igual tamaño o menor que el material a examinar.

Los sincrotrones nacieron en el mundo de la física de partículas, para investigación fundamental del universo subatómico. Pero la radiación sincrotrón que se escapa tangencialmente en los aceleradores de partículas circulares, y que es un inconveniente importante porque resta energía a dichas instalaciones, se convirtió en una fuente extremadamente útil para enfocarla sobre muestras muy variadas y utilizarla como la sonda sutil de un microscopio de alta potencia.

Canadá, volcado como está en la trasferencia tecnológica desde las instituciones académicas al sector industrial, cuenta con que un 25% de los usuarios de su sincrotrón procedan del mundo empresarial.

El diseño de medicamentos y vacunas, el desarrollo de dispositivos electrónicos avanzados o de nuevos materiales cerámicos y aleaciones metálicas, son sólo algunos ejemplos de los campos que explotan ya los sincrotrones en el mundo. No es por casualidad que varios países que han apostado por la tecnología para su despegue económico, como Brasil, China, Corea, India o Taiwan tienen instalaciones de luz sincrotrón.

El CLS se especializa en principio en tres áreas: biotecnología, farmacia y medicina; recursos naturales, minería y medio ambiente y materiales avanzados, tecnologías de la información y microsistemas. El estudio de contaminantes, la presencia de metales pesados en determinados residuos, la estabilidad y toxicidad de compuestos residuales de la minería o el diseño de nuevos lubricantes para motores, menos problemáticos con el medio ambiente que los actuales, son algunas de las áreas concretas de trabajo que Cutler destaca en los experimentos previstos del CLS, al comentar las aplicaciones medioambientales.