"El impacto de un sincrotrón sobre la producción científica de un país puede ser enorme"
José Pichel Andrés/DICYT El sincrotrón Diamond, ubicado en Oxford (Reino Unido), es uno de los aceleradores de partículas más potentes del mundo. La salmantina Silvia Ramos forma parte del equipo de expertos que trata de explorar nuevos campos de la Física en estas instalaciones. Tras estudiar en la Universidad de Salamanca, realizó su doctorado en Bristol (Reino Unido) y trabajó en la fuente europea de radiación de sincrotrón en Grenoble (Francia). Desde allí volvió a Gran Bretaña para sumarse al grupo de Física del Estado Sólido de la Universidad de Birmingham hasta incorporarse en 2008 a Diamond, cuando aún se estaba diseñando el instrumento. Después de dos años "muy intensos", los científicos que trabajan en estas instalaciones han comenzado a realizar los primeros experimentos propuestos por usuarios externos.
Un sincrotrón es un acelerador de partículas (generalmente electrones) en forma de anillo que sirve para generar rayos X. Según ha explicado a DiCYT la experta, las ventajas de este sistema de producir rayos X frente a las máquinas más pequeñas (que se encuentran en muchos laboratorios en las universidades) son dos. En primer lugar, "son fuentes mucho más brillantes, o lo que es lo mismo, se producen muchos más fotones por segundo en un haz mucho más fino. Esto es útil porque permite estudiar muestras de pequeño tamaño como cristales difíciles de sintetizar o células", afirma. La segunda ventaja es que se puede seleccionar la energía de los rayos X en un rango muy amplio. "Gracias a esta característica se puede hacer ciencia muy diversa utilizando radiación de sincrotrón", declara.
La tecnología necesaria para construir un sincrotrón se conoce y se usa desde los años 50. Inicialmente eran de interés para los físicos de partículas. Sin embargo, desde los 70 el interés no está en los electrones acelerados sino en el uso de los rayos X que se generan durante ese proceso, porque se utilizan "para mirar dentro de la materia sin destruirla, como es bien sabido en el contexto de la medicina", afirma Silvia Ramos.
La diferencia es que en un laboratorio como Diamond u otros sincrotrones se utilizan los rayos X no sólo para estudiar la estructura de objetos del tamaño de una mano, sino también para estudiar cosas más pequeñas, como "una célula, la posición de los átomos en un cristal o un vidrio o la estructura electrónica de los materiales". El resultado es que en una sola instalación se estudian problemas científicos muy diversos y la comunidad de usuarios de los sincrotrones incluye a investigadores con intereses muy distintos.
Versatilidad
"La versatilidad es el principal motivo por el que los sincrotrones y otras grandes instalaciones de este tipo como las fuentes de neutrones son importantes para la ciencia", afirma la investigadora. Así, un solo laboratorio contribuye a hacer avanzar la ciencia en todas las etapas de su desarrollo: fundamental (donde la curiosidad es el motor de la investigación), aplicada (donde se ha identificado un uso específico de un conocimiento nuevo) y producción de nuevas tecnologías (a menudo en colaboración con la industria). "Todas las etapas son necesarias para que el desarrollo científico y tecnológico sea sostenible y a todas ellas contribuye el uso de la radiación de sincrotrón", asegura.
Diamond es la fuente nacional de radiación de sincrotrón del Reino Unido, en el sentido de que está enteramente financiada por este país, pero "eso no impide que investigadores del resto del mundo puedan venir a Diamond, la Ciencia es internacional y, si sus propuestas de experimento son buenas, cualquiera puede utilizar las líneas", indica.
Los sincrotrones son "instalaciones de usuarios" y esto significa que cualquier investigador en una universidad o laboratorio puede mandar propuestas de experimentos. "Estas propuestas son evaluadas dos veces al año por un comité externo de expertos y los experimentos de mayor interés son los que se llevarán a cabo en el sincrotrón en los seis meses siguientes", apunta. "Nuestros usuarios son químicos, físicos, biólogos, geólogos, investigadores de ciencias del medio ambiente, arqueólogos…", comenta la salmantina para dar a entender la polivalencia de estas instalaciones.
ALBA, el sincrotrón español
En este sentido, destaca también el hecho de que España acaba de estrenar el sincrotrón ALBA, en Barcelona. "La mayoría de los países con un sistema científico maduro y una comunidad científica suficientemente grande tienen una fuente nacional de sincrotrón. Potencialmente, el impacto sobre la producción científica de un país puede ser enorme. También es importante porque el diseño de la instalación se hace con la comunidad de usuarios de ese país en mente y, por lo tanto, mejor adaptada a la demanda de estos investigadores que los sincrotrones de otros países", afirma la experta.
Silvia Ramos se ocupa de una de las líneas de espectroscopía de absorción. "Mi trabajo tiene tres aspectos: por una parte, soy investigadora y tengo mis proyectos, específicamente en Física del estado sólido; además es responsabilidad mía, junto con el resto de los científicos de la línea, diseñar y desarrollar la instrumentación; y finalmente, proporciono apoyo técnico a los usuarios cuyos experimentos han sido aprobados y quieren utilizar nuestro equipo para su proyecto científico", relata.
Proyectos en marcha
Dentro de la investigación en Física del estado, tiene varios proyectos en marcha relacionados, por ejemplo, con los estados de la materia. "Estoy interesada en las propiedades de sistemas con electrones altamente correlacionados, es decir, materiales en los que, para entender sus características, hay que tener en cuenta no sólo cómo interaccionan los electrones con los átomos, como sería el caso de metales simples como el cobre o la plata, sino también cómo interaccionan los electrones entre ellos.
"Mi trabajo es experimental y las técnicas que utilizo para llevar a cabo la investigación están fundamentalmente basadas en el uso de grandes instalaciones (no sólo rayos X, sino también neutrones y muones) para estudiar distintos aspectos de las propiedades de sistemas de electrones altamente correlacionados", señala.
Su objetivo es entender las propiedades fundamentales de estos sistemas, "avanzar en nuestra comprensión de la naturaleza". El motivo por el que se lleva a cabo este tipo de investigación es la curiosidad, asegura: "ahí están estos materiales que no entendemos y el objetivo es entenderlos; si tienen aplicaciones después, tanto mejor, pero es algo que no se puede predecir a priori".
Aunque reconoce que es muy importante hacer Ciencia aplicada, "hay una larga tradición de investigación fundamental que después ha cambiado el mundo, Thompson no estaba pensando en las televisiones o los sincrotrones cuando descubrió el electrón".