Europa prepara la mayor fuente de neutrones

En la ciudad sueca de Lund dará comienzo en breve la construcción de un centro de última generación capaz de generar haces de neutrones 30 veces más brillantes que cualesquiera de los que es posible generar en las instalaciones ya en marcha.

La Fuente Europea de Espalación (ESS, por sus siglas en inglés), valorada en 1 800 millones de euros, contribuirá al estudio y el ensayo a nivel molecular de materiales nuevos con aplicaciones en campos como la nanotecnología, las ciencias de la vida, la farmacología, la ingeniería de materiales y la física experimental.

La espalación es un proceso por el que varios fragmentos de material son expulsados de un cuerpo debido a un impacto o a tensiones mecánicas. En física nuclear, es el proceso por el que un núcleo pesado emite una gran cantidad de nucleones (neutrones y/o protones) como resultado del choque con un protón de alta energía, reduciendo por tanto su peso atómico en gran medida.

Varios centenares de miembros de la comunidad científica europea acudieron invitados al act de colocación de la primera piedra, que tuvo lugar el pasado día 9. Más de una docena de Estados miembros contribuyen a la financiación del proyecto, sobre todo Suecia y Dinamarca, que aportan un 35 % y un 12,5 % del presupuesto, respectivamente. Se calcula que para cuando se finalice su construcción en 2025 el ESS sea la fuente de neutrones más potente del mundo.

Según informa Cordis, será un hito clave de la investigación europea sobre neutrones. Las primeras fuentes de neutrones utilizadas en el ámbito científico consistían en reactores nucleares, pero las fuentes de espalación como el ESS resultan mucho más seguras y producen una cantidad mucho mayor de neutrones útiles. La instalación permitirá que los investigadores europeos dedicados a la ciencia de neutrones se sitúen a la vanguardia de este campo pionero.

El acelerador

El ESS contará con un acelerador lineal de 600 metros de largo que impulsará los protones hasta chocar con una diana de tungsteno en rotación con una potencia de 5 megavatios. Los protones, que viajarán a una velocidad cercana a la de la luz, chocarán con núcleos de tungsteno para extraer sus neutrones. Estos neutrones se enfriarán, esto es, se frenarán, y se dirigirán hacia 44 líneas de haz.

Dado que los neutrones no tienen carga, no se dispersan en los electrones y son capaces de penetrar en los átomos y sondear los núcleos atómicos directamente, una capacidad fuera del alcance de los rayos X.

El ESS dará así paso a nuevas oportunidades científicas en diversas disciplinas como por ejemplo la medicina. La comunidad científica podrá servirse de la instalación para impulsar investigaciones en marcha sobre las complejidades y e incógnitas que aún existen en torno al encéfalo humano, sus redes neuronales y los mecanismos que rigen la memoria.

También ayudará a comprender mejor a escala molecular la forma en la que el ADN da lugar a la vida, y sacará a la luz la posición, la estructura y la función concretas de las proteínas que determinan su estructura.

Para los físicos, el ESS supondrá una herramienta valiosa que contribuirá a desvelar algunos de los misterios más antiguos del Universo. Por ejemplo, se podrá por fin llegar a una reconciliación de las teorías funcionales pero incompatibles de la gravedad y la física cuántica.

La capacidad de los neutrones para penetrar en la materia mucho mejor que los rayos X hace que el ESS posea también atractivo para aplicaciones de ingeniería, haciendo que su uso sea mucho más eficaz para indagar en, por ejemplo, un bloque de motor íntegro.

El programa de investigaciones de la instalación ya está en proceso de elaboración. Científicos e ingenieros de más de 60 laboratorios asociados trabajan en la optimización de la instalación ESS y exploran e idean en paralelo el modo en que se utilizará. El ESS contará con una plantilla de 500 personas y se espera que por sus instalaciones pasen entre 2.000 y 5.000 científicos al año.