Fuente Europea de Neutrones por Espalación

Con el apoyo Financiero y científico de Naciones de Europa se construye la ciudad de Lund, Suecia, la Fuente Europea de neutrones por espalación, un mega proyecto para producir neutrones que no utilizan reactores nucleares sino un acelerador lineal.

La ciencia de los neutrones, una aventura que comenzó hace 86 años cuando el físico británico James chadwick demostró la existencia de estas partículas en el núcleo de los átomos. Descubrimientos posteriores revelaron el papel del neutrón en la alquimia que convierte un elemento químico en otro. Y a finales de la década de 1930, los científicos habían aprendido como las reacciones nucleares y la descomposición radiactiva podría producir neutrones en grandes cantidades. Esto llevó al descubrimiento de la reacción nuclear en cadena, introdujo la física en los territorios sin precedentes de la energía y las armas nucleares.

Al mismo tiempo, los neutrones se convirtieron en una poderosa herramienta de investigación capaz de revelar la estructura de la materia. Hoy la ciencia de los neutrones influencia todo: Desde la próxima generación de computadoras hasta la estructura de los virus. De esta manera, está cada vez más apreciada la rama de la física está siendo aplicada para contestar una amplia gama de preguntas que cubren los campos de la física, química, geología, biología y medicina, además de explorar las propiedades fundamentales del universo. En otras palabras, todo el planeta está hecho de átomos. Los neutrones, entonces, son una herramienta para estudiar la estructura de las moléculas, verlas, y entender su comportamiento en tiempo real.

¿Pero como se hacen?

Pero antes, hay que producirlos en masa. Entre otras situaciones porque en el mundo existen pocas fábricas de neutrones para la ciencia, y se avecina una escasez de estas partículas para investigaciones. Y aquí es donde entra en el proyecto científico de neutrones más poderoso del mundo, el cual está siendo construido A las afueras de la pequeña ciudad de Lund, en el sur de Suecia. La Fuente Europea de neutrones por espalación es un gigantesco laboratorio que entrará en funcionamiento en 2023, agosto 1.8 billones de euros, de los cuales Suecia y Dinamarca aportarían casi la mitad entre los dos, y el resto será compartido entre los países socios. La Fuente propiedad de neutrones por espalación (ESS) está diseñado alrededor de un acelerador lineal que impulsará un haz de protones de hidrógeno, a casi la velocidad de la luz, hasta estrellarlos contra una rueda giratoria de ladrillos tungsteno. La espalacion sucede cuando los protones, al chocar velozmente contra el blanco, desalojan neutrones contenidos en los átomos de tungsteno, el cual fue escogido porque es un material que contiene muchos neutrones en el núcleo de sus átomos. Entre más neutrones produzca una fuente se dice que es más luminosa. Este laboratorio espera ser hasta 100 veces más luminoso que todas las demás fuentes de espalación que actualmente existen en el mundo.

Los neutrones liberados salen disparados a grandes velocidades. Para que sean útiles a la ciencia es preciso bajarles la energía, cocinando luz en cámaras especiales, antes de distribuirlos en haces ordenados que van a alimentar constantemente a cada uno de los 22 experimentos que esperan al final del camino.

Un túnel de concreto de 537 metros por donde eventualmente correrán los haces de protones de hidrógeno dentro de tubos y otras cavidades. Qué sistema funcionará a una temperatura de -271°C, mantenida por el líquido dentro de algunas partes del acelerador. A lo largo de la línea recta del acelerador que crearán un campo de ondas electromagnéticas para acelerar a los protones progresivamente y llevarlos al 96% de la velocidad de la luz. 

Cualidades de los neutrones

La bioquímica sueca syndra peterson asesora del proyecto, muestra video de una cafetera vista con rayos x y con neutrones. Los neutrones pasan a través del metal como la luz a través del cristal. Qué nos permiten ver el agua hirviendo dentro de la cafetera. Igualmente, los neutrones pueden detectar la pólvora dentro de una bala, y atravesar la roca y la cáscara de un huevo de dinosaurio para retractar los delicados huesos del embrión. La tecnología hace posible discernir entre diferentes elementos de las rocas que tienen una composición química distinta.

Un área en la que el impacto de la tecnología de dispersión de neutrones puede ser enorme es la biología. Entender como las proteínas, las enzimas y otros materiales biológicos funcionan a nivel molecular y atómico es una de las claves para comprender los misterios de la vida y el organismo. Los neutrones son idóneos para estudiar las células vivas, las cuales se dañan fácilmente cuando se usan otras técnicas de medición. Además es el único método para estudiar átomos individuales de hidrógeno, que juegan un papel especialmente importante en las cosas vivas.

Uno de los objetivos principales del ESS es apuntar sus haces concentrados a neutrones hacia las proteínas y enzimas en su medio natural para ver no sólo Cuál es su estructura, si no cómo cambian en tiempo real, cómo funcionan las membranas celulares y cómo se integran con, por ejemplo, medicamentos.

Una rápida lista de las investigaciones que él ESS espera recibir incluye además desarrollo de celdas de combustible, mejores baterías, materiales superconductores, computadoras, lubricantes, cosméticos, pinturas, y las ideas crecen como la espuma.

La Fuente Europea de neutrones por espalación será una instalación muy grande para científicos pequeños, dice el director John womersley, un físico británico que ha servido en el consejo del CERN (la organización europea para la investigación nuclear), entre otras distinciones. El ESS recibir a miles de usuarios que podrían realizar sus experimentos en un par de días. Entonces, tendremos la capacidad de realizar una enorme variedad de proyectos de ciencia. Lo que se está construyendo no es un reactor nuclear, sino un acelerador de partículas que entregará 10 veces más neutrones que todas las instalaciones de neutrones que existen hoy en día.