Rayos de neutrones para captar casi todo

Un jab¨®n magn¨¦tico, las fibras de celulosa, el almacenamiento de hidr¨®geno, la soldadura en aeron¨¢utica y los efectos cu¨¢nticos en el agua son algunos de los temas que se investigan con rayos de neutrones, esas part¨ªculas que, por su carga neutra, pueden adentrarse en la materia sin destruirla y revelar sus secretos. Los neutrones son parte del ¨¢tomo, pero no se confirm¨® su existencia hasta 1932, cuando el f¨ªsico ingl¨¦s James Chadwick lo logr¨®, bastante despu¨¦s de que se identificaran el prot¨®n y el electr¨®n, los otros componentes at¨®micos.

Se cumplen ahora 80 a?os de la hist¨®rica publicaci¨®n de Chadwick, un aniversario que coincide con los 40 a?os de existencia del mayor centro europeo dedicado a aplicaciones del bombardeo con neutrones, para estudiar problemas dif¨ªciles o imposibles de resolver con otro tipo de part¨ªculas, incluida la luz. Es el Instituto Laue-Langevin, m¨¢s conocido como ILL, un organismo internacional que en Grenoble (Francia) alberga la fuente de neutrones m¨¢s intensa del mundo. En sus 40 avanzados instrumentos se han dilucidado recientemente la microestructura del primer jab¨®n magn¨¦tico, muy deseado para poder retirar el detergente del agua despu¨¦s de tratar vertidos marinos; la nanoestructura de las microfibras de celulosa, importante para la fabricaci¨®n de biocombustible; nuevas estructuras ligeras para almacenar hidr¨®geno en pilas de combustible; procesos de soldadura y de tensiones residuales en materiales de aluminio, para aplicaciones en aeron¨¢utica; y los efectos cu¨¢nticos del agua, que permitir¨¢n conocer mejor esta misteriosa y b¨¢sica sustancia.

Espa?a es el cuarto pa¨ªs, por n¨²mero de cient¨ªficos, que usa la instalaci¨®n

Se puede decir que una fuente de neutrones y un sincrotr¨®n (que utiliza la luz para investigar la materia) son ¡°primos¡±, ambos son centros de servicio a los cient¨ªficos, aunque con especialidades distintas

Seg¨²n el f¨ªsico espa?ol Jos¨¦ Luis Mart¨ªnez Pe?a, director adjunto del ILL desde 2007, ¡°este tipo de grandes instalaciones pluridisciplinares son de gran utilidad en tiempos de crisis, ya que permiten a grupos de investigaci¨®n de universidades y centros peque?os el acceso a t¨¦cnicas punteras, lo cual posteriormente da lugar a publicaciones de alto impacto. Todo esto sin necesidad de repetir en cada pa¨ªs socio las mismas instalaciones, lo que, por otro lado, ser¨ªa imposible¡±.

El trabajo de Chadwick (que luego particip¨® en el Proyecto Manhattan) abri¨® la puerta a la fisi¨®n del ¨¢tomo: el aprovechamiento de la energ¨ªa nuclear tanto en la bomba at¨®mica como en sus aplicaciones pac¨ªficas. Una fuente de neutrones es en realidad un reactor nuclear que, adem¨¢s, fisiona uranio muy enriquecido, de calidad militar, con las medidas de seguridad y la pol¨¦mica que ello implica.

El ILL produce neutrones a partir de una ¨²nica barra de combustible de 9,5 kilogramos que le dura 50 d¨ªas, y funciona 200 d¨ªas al a?o, atendiendo centenares de propuestas de experimentos de cient¨ªficos de toda Europa. El resultado son m¨¢s de 600 art¨ªculos cient¨ªficos al a?o. Curiosamente, ahora el uranio enriquecido lo compra el ILL a EE UU, por el Tratado de No Proliferaci¨®n, y est¨¢ en marcha un proyecto conjunto de I+D para rebajar mucho el enriquecimiento necesario.

Adem¨¢s de los aniversarios citados se cumplen 25 a?os de la pertenencia de Espa?a al ILL. Mart¨ªnez recuerda que la espa?ola es la cuarta comunidad en el ILL por n¨²mero de usuarios, tras Alemania, Francia y Reino Unido, y que por publicaciones cient¨ªficas est¨¢ muy cerca de Italia y Suiza. ¡°Creo que la progresi¨®n es excelente desde finales de los ochenta, donde solo hab¨ªa cuatro o cinco cient¨ªficos que usaban estas t¨¦cnicas, hasta la cifra actual de 500 personas en todas las disciplinas¡±, dice Mart¨ªnez Pe?a. Y centros tecnol¨®gicos espa?oles, como Tekniker, aportan de forma regular instrumentos al ILL.

El ILL es una fundaci¨®n de la que son propietarios tres pa¨ªses: Alemania, Francia y Reino Unido, que cubren el 75% del presupuesto. Luego hay 11 pa¨ªses colaboradores cient¨ªficos, entre ellos Espa?a, que contribuyen con el 25% restante y pr¨®ximamente se van a producir nuevas incorporaciones. La crisis econ¨®mica est¨¢ afectando al ILL, con un recorte real superior al 10% hasta 2015, pero se espera que en poco tiempo se compense con programas espec¨ªficos de mejora de los instrumentos y seguridad. Es una instalaci¨®n ¨²nica en Europa, lo que la hace especialmente valiosa.