El Sincrotró Alba ja té el primer accelerador de partícules instal·lat. Ramon Pascual, president de la comissió executiva del Consorci per la Construcció, l’Equipament i l’Explotació del Laboratori de Llum de Sincrotró, ens acompanya en la nostra visita a les instal·lacions de la font de llum de sincrotró, les obres de la qual avancen sota el calendari previst. El Sincrotró Alba, nom amb el que es coneix aquest futur centre de recerca, està ubicat al Centre Direccional de Cerdanyola del Vallès i es construeix en un terreny de 340 hectàrees pròxim a la Universitat Autònoma de Barcelona. Aquest complex acollirà una zona tecnològica, una zona residencial, una zona verda i la font de llum de sincrotró.
Els acceleradors de partícules
Què és el primer que fem quan volem observar un objecte? Il·luminar-lo. Seria difícil imaginar el nostre món sense llum “visible”, indispensable per a l’estudi del que ens envolta. La curiositat per conèixer el perquè de tot plegat ha dut l’ésser humà a desenvolupar prolongacions de sí mateix per arribar més enllà, com és el cas del telescopi, que permet veure objectes llunyans o el microscopi, per observar cossos petits. Aquest afany per estudiar allò que l’ull humà és incapaç de percebre a simple vista mitjançant la llum “visible” va dur els investigadors a fer ús de partícules emeses en processos radioactius –com va fer, al 1911, Ernest Rutherford per demostrar l’existència del nucli atòmic– o de partícules carregades elèctricament accelerades –per exemple, el microscopi electrònic funciona bombardejant la mostra amb electrons accelerats, en lloc d’il·luminar-la amb fotons emesos, propi del microscopi òptic- per a la recerca en física nuclear.
A mesura que s’anaven interpretant les dades recollides, la comunitat científica va arribar a la conclusió que a energies més elevades es donaven els processos més fonamentals; així doncs, es van començar a desenvolupar enginyoses màquines amb la finalitat d’accelerar les partícules a energies cada vegada més altes. El principi d’aquests equipaments es basa en bombardejar el nucli atòmic de la matèria estudiada amb partícules accelerades, per exemple electrons. L’impacte d’aquestes partícules provoca que el nucli que rep el cop es deformi o es fragmenti alliberant noves partícules fonamentals, mentre que la partícula “projectil” canvia de direcció. La recollida d’informació sobre aquests comportaments, sempre de forma indirecta ja que no són partícules directament visibles, permet extreure conclusions de la matèria en qüestió. Per dur a terme aquest tipus d’experiments cal una màquina que generi feixos d’electrons accelerats i dispositius que detectin i interpretin què ha passat després del xoc.
El primer equipament accelerador de partícules va sorgir a la primeria dels anys trenta i es tractava d’un accelerador lineal. Aquest presentava limitacions, donat que per augmentar l’acceleració de les partícules, calia una major longitud de la instal·lació –essent l’accelerador lineal de Stanford, amb 3Km de longitud, el més llarg mai construït-, amb un increment proporcional del cost. La construcció d’acceleradors circulars va pal·liar aquesta limitació, de mode que en aquest tipus de dispositius, les partícules es mouen contínuament en el mateix recorregut amb una acceleració centrípeta que, segons les lleis de Maxwell sobre l’electromagnetisme, fa que els feixos segueixin una trajectòria circular i, a velocitats properes a la velocitat de la llum en el buit, emetin l’anomenada llum de sincrotró.
La font de llum de sincrotró
L’any 1947, s’observa la llum de sincrotró per primera vegada. L’any 1963 esdevé l’inici de la 1ª generació dels sincrotrons, quan per primera vegada s’experimenta de manera parasitària amb la llum de sincrotró emesa per uns primitius dispositius acceleradors de partícules. El fet que la llum de sincrotró oferís més possibilitats de recerca en una àmplia gama de camps d’investigació que altres fonts convencionals incentiva el desenvolupament de generadors de llum sincrotró. 1977 significa l’inici de la 2ª generació en construir-se sincrotrons dedicats exclusivament a la producció de llum de sincrotró, el primer fou el Tantalus, ubicat a la Universitat de Winsconsin, EEUU; la primera font de sincrotró europea entra en marxa l’any 1978 a Daresbury, Regne Unit.
La llum de sincrotró és una eina amb una demanda creixent per la seva aplicació en el camp de la recerca, tant en el sector públic com en el privat. Per exemple, en l’estudi dels fenòmens magnètics a nivell microscòpic per desenvolupar sistemes d’emmagatzematge de dades; en l’estudi de l’efecte a nivell atòmic de les altes temperatures i pressions sobre la matèria; en el camps dels sensors; en l’estudi de la corrosió de superfícies, alteracions, recobriments hidrofòbics, adhesius, etc. En l’àmbit de les ciències de la vida i la bioquímica, un cop finalitzat el Projecte del Genoma Humà, el repte és determinar l’estructura dels milers de proteïnes codificades pel genoma, pel qual, la llum de sincrotró esdevindrà una eina indispensable. En medicina també es comença a contemplar el seu ús, per exemple, en angiografies coronàries. Un ús curiós és esbrinar amb la llum de sincrotró, de manera no destructiva, si un document o bitllet de banc és fals o ha estat manipulat, o bé verificar l’autenticitat d’una obra d’art. Pel que fa a l’ús industrial, la llum de sincrotró es pot fer servir per dissenyar nous fàrmacs; per millorar les propietats dels productes alimentaris; per fer més eficaços els cosmètics i eliminar els efectes contraproduents; per produir noves fibres sintètiques per a ús tèxtil; per millorar els problemes de contaminació; en l’ús tradicional de les tècniques litogràfiques que es fan servir per la microelectrònica i la micromecànica; per microfabricar dispositius aplicables a camps diversos com els implants mèdics o la microcirurgia i una llista interminable.
Espanya, conscient de l’impacte socioeconòmic que implica intervenir en aquest tipus de recerca, l’any 1983 entra a formar part del CERN (Organització Europea per a la Recerca Nuclear), fundat el 1954 a Suïssa; 4 anys més tard, al 1988, accedeix amb una col·laboració del 4% a l’ESRF (Instal·lació Europea de Radiació Sincrotrònica), creada al 1986 a Grenoble, França.
Però arriba un punt en què l’accés fàcil a una llum de sincrotró esdevé fonamental per tal que la recerca sigui competitiva. És doncs a l’any 1993, quan la Generalitat de Catalunya pren la iniciativa de construir una font de llum de sincrotró encaminada, no sols a cobrir les necessitat catalanes d’una eina polivalent, sinó a omplir el buit de grans instal·lacions científiques en el camp dels acceleradors a Catalunya i a Espanya. Al març de 2002, el Govern espanyol dóna llum verda al projecte de construcció d’una font de llum de sincrotró a la zona del Vallès i un any més tard, es constitueix el Consorci per a la Construcció, l’Equipament i l’Explotació del Laboratori de Llum de Sincrotró, del qual en Ramon Pascual en presideix la Comissió Executiva.
El Sincrotró Alba
Amb més de tres quarts de segle d’història d’acceleradors de partícules, arribem al Sincrotró Alba; el projecte executiu de l’edifici i les instal·lacions convencionals és obra de Master S.A. d’Enginyeria i Arquitectura, que va apostar per una arquitectura sostenible que s’integri en el medi i tenint en compte tota mena de detall per al bé del funcionament i seguretat. Aquesta font de llum de sincrotró serà de 3ª generació –a Europa hi ha 15 sincrotrons en marxa, només 5 són de 3ª generació i dos més estan en construcció-, per tant, produirà una llum molt més eficient que podrà ser aplicada a, pràcticament, tots els àmbits d’investigació vigents. Espanya mantindrà la seva participació del 4% a l’ESRF de Grenoble, ja que se seguiran línies d’investigació complementàries. El Sincrotró Alba donarà servei a equips d’investigació catalans, espanyols, portuguesos, del sud de França i amb possibilitats de donar-ho també a la investigació del nord d’Àfrica i Sud-amèrica.
La instal·lació a vista d’ocell evoca una forma de cargol, d’organisme viu amb capacitat de créixer: el Sincrotró Alba s’inaugurarà amb 7 estacions experimentals que podran ampliar-se fins a 30 en funció de les necessitats. Una peculiaritat del Sincrotró Alba és que, per primera vegada, els equips investigadors que hi resideixin durant uns dies a les estacions per fer els seus experiments no perdran la noció del temps, gràcies a l’ús d’un material aïllant translúcid per a les finestrelles que els permetrà saber si és de dia o de nit, sense perdre l’estabilitat de la temperatura interior de la instal·lació que evita la dilatació dels materials de construcció. La cobertura s’adapta al terreny, ja que aquest presenta certs desnivells, i a la superfície de l’edifici tècnic hi haurà vegetació per suavitzar la transició entre construcció i medi. L’interior de la instal·lació consta de les següents parts: un accelerador lineal on els electrons s’acceleren fins a certa energia, el sincrotró, que a continuació porta els electrons a quasi la velocitat de la llum; i una anella de 270 metres de circumferència a on s’injecten els feixos d’electrons accelerats que es mantenen donant voltes; en aquesta anella, quan els electrons passen pels imants, s’emet la llum de sincrotró cap a les estacions experimentals, on s’utilitza per a la investigació. En quant a la seguretat, el túnel del sincrotró està blindat amb formigó i cobert per una gran llosa mòbil que permetrà fer una parada tècnica a l’any per tal de revisar la instal·lació. Aquesta part flota sobre grava, per evitar desplaçaments diferencials que impossibilitarien el funcionament correcte. En cap cas, aquesta instal·lació representa un perill radiològic, ja que no hi ha matèria radioactiva com en el cas de les centrals nuclears amb l’urani, rebent-se uns índex de radiació inferiors a la rebuda des de sota terra, a causa del material radioactiu de l’interior de la Terra; per tant, el personal no necessitarà portar dosímetre.
Aquest projecte, d’un pressupost de 201 milions d’euros més un cost de manteniment d’uns 15 milions i mig euros anuals a partir de 2010, comptarà amb una plantilla de 140 professionals fixes aproximadament més el personal extern, però haurem d’esperar fins a finals de 2009 per a que el Sincrotró Alba vegi la llum definitivament.
*Article publicat al diari Avui:
- La primera llum de l’Alba – Diari Avui, 28 de març de 2008. p32 (pdf)
- La primera llum de l’Alba – Diari Avui, 28 de març de 2008. p.33 (pdf)
