Luz m¨¢s brillante que la del Sol

Una nave del tama?o de un campo de f¨²tbol, construida a prop¨®sito en el campus de la Universidad de Saskatchewan (Canad¨¢), alberga el nuevo -y primer- sincrotr¨®n de ese pa¨ªs, un tipo de instalaci¨®n cient¨ªfica y tecnol¨®gica que tienen una veintena de pa¨ªses en el mundo y que utilizan los cient¨ªficos, tanto bi¨®logos y f¨ªsicos, como expertos en materiales, en electr¨®nica, en medio ambiente, biomedicina, agricultura y un largo etc¨¦tera, para acceder al mundo microsc¨®pico. El sincrotr¨®n canadiense es un equipo de tercera generaci¨®n, compacto y tecnol¨®gicamente avanzado, parecido por sus prestaciones al que se planea en Espa?a, cuya inauguraci¨®n oficial est¨¢ fijada para 2008, pero que a¨²n est¨¢ en fase de dise?o y que, seguramente, se aplazar¨¢ hasta 2009 o 2010.

El presupuesto de la instalaci¨®n pareja en Catalu?a asciende a 164 millones de euros

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

El canadiense ya est¨¢ listo. Tras cinco a?os y medio de trabajo, y una inversi¨®n de 111 millones de euros, acaba de ser inaugurado oficialmente con las primeras seis l¨ªneas de luz -de las m¨¢s de las 35 que albergar¨¢- ya listas. Los experimentos arrancar¨¢n a principios del pr¨®ximo a?o, al tiempo que se abre la s¨¦ptima l¨ªnea que completa la primera fase; la segunda a?adir¨¢ otras cinco l¨ªneas en 2007. Casi 30 universidades canadienses han desarrollado este proyecto en colaboraci¨®n con varias industrias y los m¨¢s importantes organismos cient¨ªficos del pa¨ªs.

"El sincrotr¨®n es el microscopio del siglo XXI, proporcionando una herramienta poderosa para que los cient¨ªficos canadienses comprendan los secretos moleculares del cuerpo humano", ha comentado Alan Bernstein, presidente de los institutos Canadienses de Investigaci¨®n de la Salud, una de las instituciones que apadrinan la instalaci¨®n.

Un anillo de 170 metros de circunferencia y el grosor de la mu?eca de un hombre, es el coraz¨®n del CLS (siglas en ingl¨¦s de Fuente de Luz Canadiense). Es un tubo de alto vac¨ªo y por ¨¦l circula un haz de electrones acelerados casi hasta la velocidad de la luz, generados y acelerados en m¨®dulos de aceleraci¨®n previos. En el anillo central, los electrones que dan vueltas y vueltas guiados por potentes imanes generan haces de fotones emitidos en direcci¨®n 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 m¨¢s brillante que la luz solar y permite modular haces espec¨ªficos de pr¨¢cticamente todas las longitudes de onda del espectro electromagn¨¦tico, desde el infrarrojo hasta los rayos X, pasando por el ultravioleta. Los sincrotrones de tercera generaci¨®n, como el canadiense permiten generar m¨¢s luz que los tradicionales a partir del flujo de electrones acelerados, con lo que la instalaci¨®n es m¨¢s eficaz y m¨¢s barata.

El anillo del sincrotr¨®n espa?ol que estar¨¢ en Catalu?a se ha dise?ado con un mayor tama?o (250 metros de circunferencia) que el canadiense, aunque alcanzar¨¢ 2,5 gigalectronvoltios (Gev) de energ¨ªa (ampliables a tres GeV) mientras que el CLS parte con 2,9 GeV. El coste de la futura instalaci¨®n espa?ola tambi¨¦n es mayor, unos 164 millones de euros, financiados por la Administraci¨®n central y la Generalitat catalana, al 50%. De momento se est¨¢ acabando la prospecci¨®n geol¨®gica del terreno y se est¨¢ definiendo la entidad jur¨ªdica de la futura instalaci¨®n, seg¨²n informa un portavoz del proyecto espa?ol. Unos 700 investigadores estimados al a?o, en 150 grupos cient¨ªficos, ser¨¢n los usuarios del sincrotr¨®n espa?ol, cuyos responsables han firmado un acuerdo de colaboraci¨®n con el CLS que abarca el intercambio t¨¦cnico y cient¨ªfico de ideas y de expertos.

En el mundo existen unas 40 instalaciones sincrotr¨®n, y una de las mayores del mundo est¨¢ en Europa, en Grenoble (Francia). Es el ESRF europeo, 7 GeV de energ¨ªa, del que Espa?a es pa¨ªs miembro y en el que tiene una l¨ªnea propia. "Pero el canadiense es muy moderno, compacto y eficiente, de forma que con 2,9 Gev podremos hacer aqu¨ª el 90% de la ciencia que se hace en el ESRF", comentaba el pasado verano en Saskachewan, Jeffrey Cutler

director de investigaci¨®n del CLS. La comunidad de usuarios potenciales de la instalaci¨®n canadiense es de unos 2.000 cient¨ªficos, "la mayor¨ªa canadienses, pero tambi¨¦n muchos de otros pa¨ªses" se?al¨®.

A partir del anillo de electrones acelerados salen los haces de luz dirigidos por el tubo de vac¨ªo correspondiente hacia las peque?as salas de experimentos situadas en la nave alrededor del sincrotr¨®n, todo un enjambre de tubos y electr¨®nica, que el pasado mes de junio se encend¨ªa un par de horas diarias para acabar de poner todo a punto y que ahora est¨¢ ya dispuesto para empezar a evaluar propuestas de investigaciones.

Para los diferentes experimentos los haces de luz sincrotr¨®n 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 tama?o o menor que el material a examinar.

Los sincrotrones nacieron en el mundo de la f¨ªsica de part¨ªculas, para investigaci¨®n fundamental del universo subat¨®mico. Pero la radiaci¨®n sincrotr¨®n que se escapa tangencialmente en los aceleradores de part¨ªculas circulares, y que es un inconveniente importante porque resta energ¨ªa a dichas instalaciones, se convirti¨® en una fuente extremadamente ¨²til para enfocarla sobre muestras muy variadas y utilizarla como la sonda sutil de un microscopio de alta potencia.

Canad¨¢, volcado como est¨¢ en la trasferencia tecnol¨®gica desde las instituciones acad¨¦micas al sector industrial, cuenta con que un 25% de los usuarios de su sincrotr¨®n procedan del mundo empresarial.

El dise?o de medicamentos y vacunas, el desarrollo de dispositivos electr¨®nicos avanzados o de nuevos materiales cer¨¢micos y aleaciones met¨¢licas, son s¨®lo algunos ejemplos de los campos que explotan ya los sincrotrones en el mundo. No es por casualidad que varios pa¨ªses que han apostado por la tecnolog¨ªa para su despegue econ¨®mico, como Brasil, China, Corea, India o Taiwan tienen instalaciones de luz sincrotr¨®n.

El CLS se especializa en principio en tres ¨¢reas: biotecnolog¨ªa, farmacia y medicina; recursos naturales, miner¨ªa y medio ambiente y materiales avanzados, tecnolog¨ªas de la informaci¨®n y microsistemas. El estudio de contaminantes, la presencia de metales pesados en determinados residuos, la estabilidad y toxicidad de compuestos residuales de la miner¨ªa o el dise?o de nuevos lubricantes para motores, menos problem¨¢ticos con el medio ambiente que los actuales, son algunas de las ¨¢reas concretas de trabajo que Cutler destaca en los experimentos previstos del CLS, al comentar las aplicaciones medioambientales.