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Sincrotrón ALBA de Cerdanyola CELLS

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Sincrotrón ALBA: dentro del ‘microscopio’ más grande de España

Hay 45 de aceleradores en el mundo. El de Cerdanyola sirve para explorar las entrañas de la materia con enorme detalle.

La luz de sincrotrón ilumina literalmente los misterios de lo mas pequeño. No es sino un conjunto de rayos salidos de un mastodóntico aparato, a medio camino entre un microscopio, un TAC y una máquina de radiografías. La instalación, cuyo principio físico es como el de un antiguo televisor a enorme energía, está en Cerdanyola del Vallés y, envuelto en un caparazón gigantesco con forma de ovni, acaba de ponerse en marcha tras un parón veraniego.


El Independiente visita las tripas de esta instalación puntera en donde se fabrican electrones de manera análoga a como lo hacían los antiguos televisores. Se ponen a la velocidad de de la luz y se dirigen los rayos a objetos microscópicos e incluso a escalas cuánticas para ver las entrañas de la materia. | Vídeo: M.V.

Para tener un sincrotrón es necesario fabricar electrones y ponerlos a gran velocidad, 100.000 vueltas cada microsegundo en los 270 metros de perímetro de la instalación. “Necestas que circulen por un tubo donde no hay aire”, explica Gastón García, subdirector del Sincrotrón ALBA. “Deben dar varias veces vueltas a un anillo y para eso aplicamos campos magnéticos con electroimanes con hilos de cobre. Acelerar electrones a más de 3 GigaelectronVoltios, se les da más energía en cada vuelta y, cuando es suficientemente elevada, producen de manera espontánea esta luz tan singular. En concreto es una luz que no se ve. Son un tipo de rayos X mucho más precisos que los de una radiografía médica.

En ALBA trabajan 210 personas y recibe unas 1.800 visitas anuales de otras instituciones. Los investigadores se quedan allí entre uno y tres días, normalmente, realizando los experimentos que les han sido aprobados. “Trabajamos con una antelación de aproximadamente un año”, explica García. Da servicio a la comunidad académica de todo el mundo (el 97% proviene de países comunitarios, incluida España), pero también al sector privado. Hay “proyectos de la industria química y de materiales que son seleccionados” y donde, ahí sí, las empresas tienen que pagar para realizar sus pruebas. Un comité elige los proyectos conforme a su mérito.

¿Para qué queremos un sincrotrón? Dentro ejemplos:

En la actualidad, ALBA tiene ocho líneas de luz, es decir, ocho terminales de ese haz de rayos en cada uno de los cuales se puede realizar un experimento. Dependiendo de la equipación que hay en esos terminales son más adecuados para explorar unos y otros materiales. Estos son algunos ejemplos de usos dados en Cerdanyola desde 2012.

  1. Hongos en obras de arte

    En las pinturas murales, del siglo XIV, de la capilla de Sant Miquel del Monasterio de Pedralbes de Barcelona se descubrió que las pequeñas manchas oscuras eran hongos y se pudo corregir. También se ha actuado en los vitrales de iglesias y catedrales, debido a que el paso del tiempo no todas las obras se conservan igual.
    Por otro lado, un equipo de investigación de la Universidad de Isfahan, en Irán, analizó la composición de unos antiguos vidrios iraníes de hace más de 4.000 años. Estas piezas decorativas fueron encontradas en el templo zigurat de Chogha-Zanbil. Gracias a eso se pudo saber cómo los fabricaron.

  2. Sacar la mejor foto de la hepatitis
    Célula infectada de hepatitis C

    1. Interior de célula sana; 2. Interior de una célula infectada por el virus de la hepatitis C; 3. Célula tras el tratamiento con fármacos antivirales. ALBA

  3. Investigadores del Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) consiguieron observar en tres dimensiones el interior de una célula infectada por hepatitis C. El virus deforma profundamente algunas de sus estructuras.
    “Es como si nos hubiéramos introducido dentro de la célula infectada”, explicó en su momento el investigador Pablo Gastaminza.
    En otro experimento, pudieron ver cómo la bacteria de la legiones trampea a nivel molecular para imitar a la célula que infecta y pasar desapercibida, gracias a una proteína que pudieron observar con la luz de sincrotrón.

  4. Evaluar el cambio climático en las algasLos cocolitóforos son algas marinas microscópicas abundantes en los océanos que se caracterizan por producir pequeñas estructuras de carbonato de calcio, conocidas como cocolitos. Al ver cómo se distribuyen en sus células da pistas sobre cómo el calentamiento global está alterando ecosistemas, pues la formación de estos cocolitos se relacionan con la temperatura del agua.
  5. Ver cómo el Sol daña tu pelo
    Un equipo de investigación del Institut de Química Avançada de Catalunya (IQAC-CSIC) investigó los daños que provoca en nuestra piel y cabello la luz ultravioleta. Han usado la tecnología del Sincrotrón ALBA para ver con gran resolución los cambios que tienen lugar a nivel molecular, no solo en la superficie de la piel y el pelo, sino también en sus capas internas. En paralelo, han tratado las muestras con una sustancia llamada resveratrol, un antioxidante, para comprobar su eficacia y así poder desarrollar nuevos y mejores fotoprotectores.
  6. Ahorrar en la factura de la luz
    Fue el primero de sus grandes experimentos. Investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona estudiaron las propiedades magnéticas de partículas minúsculas que se incorporan a materiales superconductores para mejorar sus propiedades. Con ello buscaron incrementar la eficiencia de la red de distribución eléctrica, como si de la red de aguas se tratase, evitando fugas y goteras. Pudieron ver al microscopio el comportamiento de este material, que se puede refrigerar con facilidad, transmitiendo la corriente eléctrica de un punto a otro casi sin pérdidas, con una eficiencia mucho mayor que los cables eléctricos convencionales.
  7. Comer mejor
    Un equipo de la UAB pudo observar la cantidad de selenio que hay en la planta de trigo. Hay zonas del planeta donde el suelo es pobre en este elemento que es fundamental en la dieta humana. Si se puede observar microscópicamente cómo funciona la espiga de trigo, podremos introducirlo de forma generalizada en la dieta, ya que no siempre se toma la cantidad recomendada, aunque se encuentre en diversos productos.

A por las 12 líneas

Dirigida por Caterina Biscari, es la mayor infraestructura científica del país. Su historia se remonta a 2003, cuando Generalitat de Catalunya y Gobierno de España crean el Consorcio para la Construcción, Equipamiento y Explotación del Laboratorio de Luz de Sincrotrón (CELLS). La primeras pruebas, ya con el anillo instalado, datan de 2010 y en 2012 se publica en una revista científica el resultado de su primer experimento.

En la actualidad hay cuatro líneas de luz nuevas proyectadas, con lo que la idea es llegar a doce desde las ocho actuales, para 2022. Se trata de superar el paréntesis de la crisis, que ha ralentizado los objetivos iniciales (en teoría, podría albergar hasta 32 líneas de luz). Las nuevas se orientarán sobre todo a física de materiales, el estudio de proteínas y otras moléculas de la vida en 3D para el diseño de fármacos. Una de las líneas trabajará fundamentalmente en el campo de los superconductores a alta temperatura o materiales como el grafeno, con cualidades en ese sentido. Con todas estas líneas en marcha se espera optimizar la instalación y rebajar los costes de cada experimento hasta en una cuarta parte. Ni que decir tiene que para poner en marcha el sincrotrón y hacer girar los electrones a esas velocidades hace falta potencia eléctrica y voltajes inusuales. “Contamos con instalaciones propias”, recuerda Gastón García, así como convenios con las compañías eléctricas para optimizar los recursos.

En general parar y arrancar no es una buena idea desde el punto de vista energético, “así que tratamos de que los parones sean lo más breve posible”. Hay paradas técnicas de mantenimiento y cuando hay errores. Es entonces cuando en ALBA trabajan como en la Fórmula 1. Cada segundo es vital, “si todo va bien, se resuelve en minutos”. Posteriormente se evalúa qué ha pasado para ir reduciendo cada vas más los tiempos de parada.

España, en este sentido, es puntera en lo que imágenes de lo más pequeño se refiere. Esta semana se inauguraba en Salamanca una nueva línea de láser, uno de los diez más potentes del mundo, en el Campus de Villamayor. Allí está el Centro de Láseres Pulsados que, gracias a ráfagas más cortas que una milbillonésima parte de segundo, permiten el estudio de reacciones químicas difíciles de ver el laboratorios convencionales, entre otras aplicaciones.

El mundo de la imagen de lo minúsculo (sobre todo, si lo minúsculo está vivo) se ha revolucionado en las últimas dos décadas y en ello, también, tiene que ver un invento que, por el momento, no está disponible en España. La críomicroscopía. Técnicas, todas ellas, que han permitido a la física de lo minúsculo elevarse a la categoría de obra de arte.

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