La Cronica de Hoy.- Un acelerador de partículas es un dispositivo que haciendo uso de campos eléctricos y magnéticos lleva a partículas cargadas a altas velocidades. A primera vista, algo así podría parecer baladí, juego banal y sin sentido. Los aceleradores sin embargo, están cada día más presentes en nuestras vidas. Aunque pocas veces nos percatamos de esto, los aceleradores son una tecnología que llegó para quedarse.El Instituto Politécnico Nacional comenzó en los años cuarenta a cultivar la tecnología de aceleradores de partículas en México. En 1942, el doctor Manuel Cerrillo Valdivia investigador de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica inventó el transformador gemelo “Tesla” con el que dio inicio a la generación de grandes voltajes para aplicación en aceleración de partículas.
Manuel Cerrillo, quien fuera uno de los primeros directores del Instituto Politécnico Nacional en 1939, se fue al prestigioso Massachusetts Institute of Technology (MIT) en los Estados Unidos, pero Juan Manuel Ramírez Caraza siguió con el proyecto en México. Manuel Ramírez Caraza anunció en 1948 la obtención de 15 millones de voltios en las instalaciones de la escuela ubicada en el Centro Histórico de la ciudad de México, lo que en esa época era todo un récord mundial. Luego Manuel Ramírez Caraza sería también director del Instituto Politécnico Nacional en 1950.
Un haz de partículas es una herramienta muy útil. Si el haz de partículas tiene la energía correcta y la intensidad justa puede reducir un tumor, producir energía limpia, detectar un objeto sospechoso en carga, fabricar un neumático radial mejor, limpiar el agua sucia para beberla, trazar proteínas, estudiar una explosión nuclear, diseñar una nueva droga, fabricar un cable automotriz resistente al calor, diagnosticar una enfermedad, reducir la basura nuclear, detectar la falsificación de arte, implantar iones en semiconductores, datar objetos arqueológicos o descubrir los secretos del universo.
ACTUALIDAD. Los haces producidos hoy día en aceleradores de partículas se orientan al estudio de los problemas de nuestro país: energía, ambiente, empleos dignos y seguridad económica, salud, etc. La nueva generación de aceleradores tendrá un potencial aún mayor y contribuirá aún más a la salud, riqueza y seguridad de las naciones que los diseñan, producen y usan.
Así por ejemplo, incorporar la tecnología de aceleradores en las fuentes de energía nuclear del mañana tiene el enorme potencial de hacer la energía atómica más segura, más limpia con mucho menos residuos nucleares.
Haces de electrones pueden tratar al flujo de gases de las plantas generadoras de electricidad más limpias y amigables con el medio ambiente. Estos haces podrían purificar el agua que se desperdicia y hacerla potable.
Los avances en la terapia con haces prometen mejorar el tratamiento de cáncer maximizando la energía que se deposita en el tumor al mismo tiempo que se minimiza el daño al tejido sano. Los aceleradores pueden servir como fuente alternativa confiable de isótopos médicos.
En la industria, los aceleradores son una alternativa más barata y más verde en cientos de procesos de manufactura. El desarrollo continuado de la tecnología de aceleradores dará a los científicos las herramientas de descubrimientos en todo el espectro de las ciencias de la física de partículas a la biología humana.
Aunque la marca mundial en energía le pertenece al Gran Colisionador de Hadrones del Centro Europeo de Investigaciones Nucleares CERN, en realidad son decenas de miles de aceleradores los que trabajan diariamente para producir los haces de partículas en los hospitales y clínicas, en las plantas de manufactura y laboratorios industriales, etc.
Sumando, son más de 30 mil aceleradores los que operan en el mundo. En México más de 70, de los cuales más de 50 se encuentran en los hospitales a lo largo y ancho de la República.
Muchos países reconocen el potencial a futuro de las aplicaciones de los aceleradores. Los países de Europa y Asia están aplicando las nuevas tecnologías para aceleradores de la siguiente generación. En marzo de 2010, el gobierno de Bélgica aprobó 1.3 mil millones de dólares para el proyecto MYRRHA que espera demostrar un sistema con acelerador para producir energía nuclear y transmutar los deshechos a una forma que decae más rápidamente a materia estable no radiactiva. El gobierno de Bélgica estima que el proyecto generará 2000 empleos.
En China y en Polonia los aceleradores están convirtiendo gases de chimeneas industriales en fertilizante. Corea opera una planta de tratamiento de agua de escala industrial usando haces de electrones. Los pacientes de cáncer en Japón y Alemania pueden ya recibir tratamiento con haces de iones ligeros.
CIENCIA BÁSICA. Históricamente, los avances en la tecnología de aceleradores iniciaron como investigación científica básica. La curiosidad humana por descubrir las leyes de la naturaleza, de las más fundamentales interacciones de la materia al comportamiento de los sistemas biológicos complejos ha conducido a la búsqueda de herramientas cada vez más poderosas.
Desde los días del tubo de rayos catódicos en 1980, los aceleradores de partículas han sufrido una extraordinaria transformación como herramientas de ciencia básica. Entre el ciclotrón de 10 centímetros de diámetro de Ernest Lawrence construido en Berkeley en 1930 y los aceleradores más poderosos de hoy, como el Gran Colisionador de Hadrones, hemos tenido docenas de máquinas cada vez más poderosas y precisas que han venido incorporando innovaciones para el avance científico. Cada generación de aceleradores de partículas se construye sobre los logros del anterior, aumentando el nivel de tecnología más aún.
Uno de los usos más populares de los aceleradores es el de generadores de luz. La luz que se produce tiene características muy particulares que permiten una gran resolución, tanto espacial como temporal, es muy brillante y barre un espectro amplio que incluye los rayos X duros.
La radiación es el producto de la aceleración de cargas eléctricas, hay diferentes formas de acelerar las cargas. El tipo de luz producida y sus características dependen de la forma escogida, la más común es utilizar fuentes de luz sincrotrón. Los electrones son acelerados hasta que alcanzan la energía deseada y luego son inyectados a un anillo de almacenamiento, el cual contiene dispositivos especiales en sus secciones rectas para producir la luz coherente.
El uso de la radiación sincrotrón se inició como una actividad parásita en aceleradores diseñados para estudios de física de altas energías. Con el tiempo estos aceleradores dejaron de ser útiles en el área de física de altas energías y se convirtieron en fuentes de luz dedicadas. A éstas se les llama fuentes de luz de primera generación.
México debería contar con una fuente de luz sincrotrón: esto le permitiría incursionar en un área de desarrollo tecnológico que tiene un futuro extraordinario en muy diversos campos. Una fuente de luz sincrotón pondría a México a la vanguardia del desarrollo científico y tecnológico, con un esfuerzo económico modesto.
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