Una de las mayores infraestructuras científicas españolas cumple diez años. Sus contribuciones han permeado todos los campos de la ciencia, desde la biología hasta la física de materiales.

En síntesis

Las fuentes de luz de sincrotrón son aceleradores de partículas que sirven como potentes microscopios para examinar la materia a escalas atómicas y moleculares. Estas grandes instalaciones se emplean hoy en todos los campos de la ciencia.

El sincrotrón ALBA fue inaugurado en Barcelona hace ahora diez años. Uno de los instrumentos de este tipo más avanzados de Europa, cada año recibe la visita de más de 2000 científicos procedentes de todo el mundo.

En este tiempo, la instalación ha permitido avances que van desde la investigación de la malaria y el diseño de nuevas baterías hasta la descontaminación de aguas, el desarrollo de nuevos materiales o la conservación del patrimonio artístico.

Desde los primitivos tubos de vacío concebidos a finales del siglo XIX hasta el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, los científicos llevan más de un siglo utilizando los aceleradores de partículas. Aunque muy distintos entre sí, hoy el número de estos dispositivos supera los 30.000 en todo el mundo y su uso abarca áreas tan diversas como la industria, la medicina, el análisis de obras de arte o la física fundamental.

A pesar del desarrollo experimentado a lo largo de los años, el principio básico de estos instrumentos sigue siendo el mismo. Se aceleran partículas (por lo general estables, como electrones o protones) mediante campos eléctricos y después sus haces se dirigen y focalizan mediante campos magnéticos. Existen dos grandes tipos de aceleradores: los lineales, en los que la trayectoria de las partículas es recta y estas pasan una sola vez por las cavidades aceleradoras; y los circulares, donde las partículas describen un camino cerrado y pasan múltiples veces por las cavidades, lo que permite su aceleración progresiva. A esta segunda clase pertenecen los sincrotrones.

Si el objetivo es lograr la máxima aceleración posible, los sincrotrones presentan la desventaja de que, en los tramos curvos de la trayectoria, las partículas pierden parte de su energía, la cual emiten en forma de radiación electromagnética. Sin embargo, este fenómeno puede convertirse en una herramienta de extraordinaria utilidad para otros fines. Todo análisis de la materia exige iluminar las muestras con luz. Y la llamada luz de sincrotrón, la energía «perdida» que acabamos de mencionar, resulta excelente para dicho propósito. Ello se debe a que puede generarse en todas las zonas del espectro (desde el infrarrojo a los rayos X), así como a su gran intensidad, coherencia y polarización. Desde los años sesenta del pasado siglo, estas propiedades han convertido a los sincrotrones en potentes «microscopios» para estudiar todo tipo de materia a escalas atómicas y moleculares, así como en una herramienta clave en nanociencia y nanotecnología.

A comienzos de los años noventa del siglo pasado, el físico Juan Antonio Rubio, por entonces asesor científico en el CERN, lideró los esfuerzos para compensar el déficit español en ciencia y tecnología de aceleradores. Fue entonces cuando cristalizaron las primeras ideas para disponer de un sincrotrón propio que complementase la participación española en el proyecto de una fuente de luz europea, el actual Laboratorio Europeo de Radiación de Sincrotrón (ESRF) de Grenoble.

Tras unos años de evaluación y toma de decisiones, en 2003 se constituyó el Consorcio para la Construcción, Equipamiento y Explotación del Laboratorio de Luz de Sincrotrón (CELLS) y se aprobó la construcción del sincrotrón ALBA en Barcelona, cofinanciado a partes iguales por las administraciones catalana y española. Dicho acuerdo fue acompañado del correspondiente estudio de impacto y análisis económico, el cual arrojó resultados positivos sobre su rentabilidad. Ajustándose al calendario y presupuesto previstos, la instalación comenzó a construirse en 2006, se inauguró en marzo de 2010 y recibió sus primeros usuarios oficiales en 2012. Con un coste total de construcción de 200 millones de euros (un millón menos de lo presupuestado) y unos gastos actuales de mantenimiento de unos 25 millones al año, se trata de una de las mayores inversiones científicas jamás realizadas en España.

Hoy el sincrotrón ALBA pertenece a la media docena de instrumentos equivalentes existentes en los países más avanzados de Europa. Consta de dos aceleradores que inyectan un haz de electrones de 3 gigaelectronvoltios (GeV) en un anillo de 268metros de longitud. Esos haces son los que emiten la radiación de sincrotrón que alimenta las distintas «líneas de luz», en cuyos extremos se disponen las estaciones experimentales donde los usuarios colocan las muestras que desean analizar. En la actualidad, el ALBA dispone de ocho líneas de luz, la última de ellas operativa desde 2016, que alimentan doce estaciones experimentales. A ellas se sumarán otras cuatro líneas de luz que ya están en construcción y que comenzarán a funcionar entre 2020 y 2023.

https://www.investigacionyciencia.es/revistas/investigacion-y-ciencia/escapar-de-un-agujero-negro-791/alba-luz-de-sincrotrn-para-investigar-la-materia-18256