¿Qué es la luz de sincrotrón y para qué sirve?

• Entramos en un centro científico muy singular: el Sincrotrón ALBA, en Cerdanyola del Vallès, en Barcelona
• Próximo desafío el ALBA II, el Sincrotrón de cuarta generación que será inaugurado en 2030
• ¿Dónde ver la serie documental original Ciencia Maps? Un viaje a 5 centros de excelencia científica en España

El Sincrotrón ALBA de Cerdanyola del Vallès, en Barcelona.

En Cerdanyola del Vallès, en Barcelona, hay un lugar único en el mundo. Un centro científico que se conoce como Sincrotrón ALBA, donde trabajan con una luz muy especial. De la mano de la serie documental Ciencia Maps, una coproducción de RTVE Play y FECYT, entramos en sus instalaciones y descubrimos qué hay en este edificio con forma de donut gigante que por dentro parece una auténtica nave espacial.

“El sincrotrón es un gran microscopio donde se produce radiación sincrotrón, una radiación de luz muy potente que nos permite mirar con precisión dentro de la materia”, explica el investigador Francis Pérez, Jefe de la División de Aceleradores.

Pero, ¿con cuánto nivel de detalle y precisión permite mirar dentro de la materia este tipo de luz? “Tenemos también la capacidad de ver cuál es la composición química. Ya no es solo ver la posición, sino saber cuáles son los átomos y en qué estado están”, señala la directora del Sincrotrón ALBA, Caterina Biscari.

Ver objetos a escala atómica utilizando rayos X

Los rayos X también son luz, pero son un tipo diferente a la luz visible. Los descubrió en 1895 el físico alemán Wilhelm Röntgen cuando estaba haciendo experimentos con un tubo catódico. En el curso del experimento, el investigador se dio cuenta de que había un misterioso resplandor amarillo sobre un papel sensible a la luz, como si lo estuviera golpeando algún tipo de rayo, un rayo invisible al ojo humano pero al mismo tiempo capaz de atravesar la materia. Röntgen comprendió que había encontrado algo nuevo, aunque no sabía exactamente lo que era. Los llamó rayos X, los rayos incógnita.

Un acelerador de partículas

“Los rayos X oscilan en tan poco espacio que los átomos adyacentes, un átomo con el átomo siguiente, puedes tener un contraste entre ellos. A partir de ese contraste puedes ver la resolución atómica, puedes encontrar cuál es la estructura íntima de la materia”, explica la investigadora Judith Juanhuix, Jefa de la Sección de Biociencias.

Para generar esta cantidad de energía, los electrones recorren el anillo a toda velocidad hasta casi alcanzar la velocidad de la luz. Por eso se llama acelerador de partículas. El acelerador tiene 270 metros y en un segundo recorre estos 270 metros un millón de veces.

Cuando los electrones están acelerados, casi a la velocidad de la luz y curvan la trayectoria emiten luz en forma de rayos X. “Esa es la radiación sincrotrón que después llevamos a nuestras cabinas experimentales, donde llevamos nuestras muestras y la interacción de la luz sincrotrón con las muestras nos permite saber cómo es la muestra por dentro”, añade Francis Pérez, jefe de la división de Aceleradores.

¿Para qué sirve ver el interior de la materia?

Ver a través de esta linterna de rayos X tan especial permite saber cuáles son los elementos químicos o las propiedades magnéticas de ese objeto. Esta es una información muy útil para el desarrollo de materiales en muchísimos campos. La resolución que ofrece es tan potente que se puede ver cómo está hecha una célula por dentro con resolución de 30 nanómetros -un nanómetro es un milésimo de un milésimo de un milésimo de metro-.

“Hemos podido localizar los viriones, el virus del COVID dentro de las células infectadas pulmonares. Hemos podido comprobar también dónde se sitúan los antibióticos dentro de la célula. Podemos ver antivirales, podemos ver diferentes compuestos”, aclara la investigadora Judith Juanhuix.

En otras ocasiones, se han diseñado una línea de luz para el estudio de proteínas que permitía ver la composición, degradación y envejecimiento de retablos góticos, de frescos románicos, incluso, de cerámicas o momias. “Realmente en el fondo los rayos X son muy democráticos, o sea, no les importa que les metes por delante. Ellos van a tratar la materia como la tienen que tratar”, añade Judith.

El proyecto de crear un Sincrotrón comenzó al comienzo de 1990. Las obras empezaron en 2003, y se inauguró oficialmente en marzo de 2010. Desde entonces, en estas instalaciones se han realizado más de 2.000 experimentos.

Sincrotrón ALBA de Cerdanyola del Vallès, en Barcelona RTVE

Para simplificar el trabajo de investigación, se han creado tres grandes áreas: ciencias de la vida, materiales y química.

El sincrotrón siempre está en marcha. Se detiene solo un día a la semana y unos pocos días en verano y en Navidad. El próximo desafío el ALBA II, el Sincrotrón de cuarta generación que será inaugurado en 2030.