Europa construye el acelerador de part¨ªculas m¨¢s potente del mundo para viajar al interior de la materia

A las afueras de la ciudad sueca de Lund, entre campos de cultivo y viejos molinos de viento, se est¨¢ levantando una de las mayores instalaciones cient¨ªficas del futuro. Su coraz¨®n ya es visible: un b¨²nker de hormig¨®n y acero donde los obreros trabajan contra reloj. En su interior estar¨¢ la fuente de neutrones m¨¢s potente del mundo.

¡°Nuestra m¨¢xima prioridad es terminar la instalaci¨®n dentro del presupuesto total, de 1.834 millones de euros, para que las primeras investigaciones cient¨ªficas puedan comenzar en 2023¡±, explica John Womersley, director general de la Fuente Europea de Neutrones por Espalaci¨®n (ESS). El proyecto est¨¢ impulsado por 13 pa¨ªses europeos liderados por Suecia y Dinamarca, que asumen el 47,5% del coste total. La contribuci¨®n espa?ola es del 3%.

Los neutrones, sin carga el¨¦ctrica, penetran en la materia sin da?arla y muestran su composici¨®n a escala at¨®mica y molecular. El haz de neutrones m¨¢s potente del mundo permitir¨¢ observar c¨®mo una mol¨¦cula atraviesa la membrana celular, lo que abre la puerta al dise?o de f¨¢rmacos contra el c¨¢ncer m¨¢s espec¨ªficos, por ejemplo. Tambi¨¦n se podr¨¢ estudiar la superficie de nuevos materiales de alta densidad energ¨¦tica para bater¨ªas de coches el¨¦ctricos con una autonom¨ªa superior a la actual. En otros instrumentos ¡°los neutrones atravesar¨¢n el metal de las capas exteriores de un motor o una turbina en funcionamiento y mostrar¨¢n el movimiento de hidrocarburos, agua, aceite as¨ª como la formaci¨®n de ¨®xido...¡±, explica Sindra Petersson ?rsk?ld, asesora cient¨ªfica de ESS. En cada instrumento habr¨¢ dispositivos para someter las muestras a bajas temperaturas y altas presiones para recrear el entorno en el que viven las bacterias a miles de kil¨®metros bajo Tierra o el estado de las mol¨¦culas de hielo en Urano y Neptuno.

El ESS, del que ya se ha construido el 45%, alcanzar¨¢ su m¨¢xima potencia entre 2030 y 2035

¡°Si no construimos instalaciones como esta en Europa tendremos cient¨ªficos muy buenos, pero no podr¨¢n hacer una investigaci¨®n de primera clase y se tendr¨¢n que ir a EE UU, como hice yo en los 80, cuando este pa¨ªs invert¨ªa mucho en ciencia y Europa no¡±, argumenta Womersley.

Dentro de un t¨²nel de 537 metros de largo se est¨¢n instalando los primeros tramos de un acelerador lineal de protones que ser¨¢ el m¨¢s potente del mundo, ¡°m¨¢s incluso que el LHC del CERN¡±, asegura Womersley. La velocidad de las part¨ªculas es mayor en el acelerador que descubri¨® el bos¨®n de Higgs, ¡°pero nosotros generamos m¨¢s intensidad de part¨ªculas impactando en el blanco y alcanzamos una potencia de 5 megavatios, mientras el CERN solo alcanza dos megavatios¡±, detalla el f¨ªsico brit¨¢nico. El ESS, del que ya se ha construido el 45%, alcanzar¨¢ su m¨¢xima potencia entre 2030 y 2035, dependiendo de cu¨¢ndo se instale la equipaci¨®n adicional necesaria, explica Roland Garoby, director t¨¦cnico de ESS, durante una visita a las instalaciones pagada por la Uni¨®n Europea.

Dentro del acelerador los iones de hidr¨®geno alcanzar¨¢n el 96% de la velocidad de la luz gracias a nuevas cavidades superconductoras que se est¨¢n desarrollando por primera vez para este proyecto. Las part¨ªculas impactar¨¢n en una diana situada en una c¨¢mara herm¨¦tica dentro del b¨²nker de hormig¨®n y compuesta por una rueda de dos metros y medio de di¨¢metro cargada de 7.000 ladrillos de tungsteno en cuya fabricaci¨®n Espa?a ha tenido un papel protagonista. El impacto arrancar¨¢ del metal pesado unos mil billones de neutrones por cent¨ªmetro cuadrado cada segundo que ser¨¢n dirigidos a 15 instrumentos cient¨ªficos.

Los atentados del 11 de septiembre de 2001 en EE UU y el accidente de la central de Fukushima el 11 de marzo de 2011 en Jap¨®n han tenido un impacto en este proyecto. El helio-3 era el elemento m¨¢s usado en ciencia para detectar los neutrones que atraviesan y rebotan en una muestra, pero tambi¨¦n se usaba en dispositivos que alertan de la presencia de material radiactivo en las fronteras. Desde los ataques contra las Torres Gemelas, el precio de este is¨®topo se ha disparado y las existencias escasean. Otra de las tecnolog¨ªas desarrolladas espec¨ªficamente para el ESS son detectores de neutrones que usan boro-10, con el que se puede alcanzar una resoluci¨®n equivalente. ¡°Gracias a estos detectores puedes ver dentro de los materiales a escalas de un ¨¢ngstrom [una millon¨¦sima de mil¨ªmetro] lo que permitir¨¢ estudiar c¨®mo la hemoglobina de la sangre captura el ox¨ªgeno y lo libera, algo que hasta ahora no se ha observado nunca, o ver cada ¨¢tomo dentro una muestra de ADN¡±, resalta Francesco Piscitelli, responsable del desarrollo de nuevos detectores del ESS. Tras el accidente de Fukushima Suecia endureci¨® sus normativas de construcci¨®n de instalaciones como el ESS, con lo que reforzar el b¨²nker ha supuesto un sobrecoste de 145 millones de euros y un a?o de retraso sobre el calendario previsto.

¡°Si no construimos instalaciones como esta en Europa tendremos cient¨ªficos muy buenos, pero no podr¨¢n hacer una investigaci¨®n de primera clase

Uno de los objetivos del ESS es fomentar vocaciones cient¨ªficas entre los j¨®venes y crear empleos altamente cualificados. ¡°Esperamos que un 10% del uso sea de empresas y otro 30% de colaboraciones entre empresas y universidades¡±, explica Womersley. A unos cientos de metros de ESS esta el Max IV, la fuente de rayos-X m¨¢s potente del mundo, seg¨²n la Universidad de Lund. En torno a estas dos instalaciones se espera crear una ciudad de la ciencia que visitar¨¢n m¨¢s de 5.000 cient¨ªficos cada a?o, con el impacto econ¨®mico que esto supone. La vida ¨²til del ESS es de 40 a?os, as¨ª que la inversi¨®n en este tipo de infraestructuras no es tan grande como pudiera parecer¡ªla contribuci¨®n de Suecia equivale al coste de 50 kil¨®metros de AVE¡ª. ¡°Es una buena inversi¨®n, pero solo si eres paciente y no quieres ver los retornos de un a?o para otro¡±, reconoce Womersley.

Espa?a quiso albergar esta instalaci¨®n en Bilbao, despu¨¦s pretendi¨® que fuera una subsede y desde entonces los vaivenes pol¨ªticos y econ¨®micos han hecho que su papel se haya reducido significativamente. A¨²n as¨ª su aportaci¨®n es fundamental para el ¨¦xito del proyecto. ¡°El blanco es un componente tecnol¨®gico ¨²nico en el mundo, nunca antes se hab¨ªa fabricado algo as¨ª y adem¨¢s habr¨¢ que reemplazarlo cada cinco o diez a?os. Una vez que un pa¨ªs ha desarrollado el conocimiento para hacer algo tan ¨²nico, ser¨ªa absurdo abandonarlo y que sean otros los que fabriquen estos componentes en el futuro¡±, opina Roland Garoby.