Es un hecho. Las grandes inversiones de los próximos años irán adonde se encuentren los grupos que hagan investigación científica original, tanto básica como aplicada, y alta tecnología. Debido a la sinergia adquirida por estas dos ramas del conocimiento en el último siglo, será necesario promover la igualdad de oportunidades en el desarrollo de científicos “puros”, de investigadores interesados en las aplicaciones científicas y de tecnólogos. Los países que no cuenten con este capital intelectual tendrán que conformarse con seguir viendo los toros desde la barrera.
No se puede permanecer indolente ante las grandes carencias que profundizan el analfabetismo funcional y la incomprensión de la cultura científica y tecnológica, cuyas diferencias con el humanismo son sólo acotaciones artificiales y academicistas. Por eso el Conacyt ha iniciado una primera fase de selección y puesta en marcha de proyectos de gran envergadura, un verdadero desafío para la comunidad de los investigadores, quienes tendrán que poner en juego toda su imaginación y pericia para mantener al país en el camino del desarrollo.
Destaca uno de esos proyectos por su potencialidad y valor estratégico. Se trata de la construcción de una fuente de luz generada por un sincrotón, que es un tipo de acelerador de partículas. Se trata, por tanto, de un proyecto interdisciplinario que ocupará el talento de investigadores en diversas áreas del conocimiento, desde la física fundamental hasta la biomedicina y la electrónica avanzada.
Las primeras fuentes de esta clase de radiación fueron los aceleradores de partículas en forma de anillo, algunos con varios kilómetros de diámetro, construidos en la segunda mitad del siglo X para la investigación en la física en el interior del átomo. En estos aceleradores los electrones, partículas con carga negativa, y sus antipartículas, los positrones, viajan a velocidades cercanas a la de la luz en trayectorias controladas mediante campos magnéticos que siguen la curva del anillo, lo cual produce una fuerte aceleración centrípeta que disipa la energía.
De acuerdo con las leyes de la física, al acelerar una partícula cargada, ésta emite radiación electromagnética. En 1947, mientras el físico Floyd Haber trabajaba en uno de los primeros aceleradores de electrones fabricado por la General Electric, descubrió una luz tenue que emanaba de los electrones acelerados. Floyd se encontraba viendo la máquina detrás de un bloque de concreto para protegerse de la radiación cuando advirtió la presencia de un rayo misterioso; luego colocó un espejo para verlo reflejado en una pantalla. Esa peculiar luz fue bautizada con el nombre de radiación de sincrotrón.
Pero ¿para qué puede servir, precisamente? Dado que, como se dijo, el sincrotón es un acelerador de electrones, los cuales se mantienen en un anillo por el campo magnético y producen rayos X en forma tangencial a su trayectoria, este efecto, que para los físicos de partículas representa un problema –la energía que están inyectando se pierde con la emisión de luz– tiene múltiples campos de aplicación en medicina, química, tecnología de materiales, magnetismo, industria y cristalografía macromolecular. Puede salvar vidas y ayudar a aliviar problemas ambientales; permite dilucidar estructuras de restos arqueológicos y las causas que provocaron, por ejemplo, la sordera de Beethoven y el posible envenenamiento de Napoleón. Muestras del cabello del compositor señalaron que una abundante concentración de plomo bien pudo ocasionarle ese mal y no la sífilis, mientras que las muestras de Bonaparte arrojaron una inusual cantidad de arsénico, aunque en este caso las pruebas no son concluyentes, dado que dicho elemento químico se adhiere fácilmente al cabello, y sin duda había mucho en la pólvora del campo de batalla, así como en los cosméticos comunes de la época.
Pero hay usos más prácticos: la detección de tumores se ha hecho mucho más precisa y menos agresiva para el paciente gracias a los artefactos que utilizan la radiación. Cinco mil aceleradores de baja energía construidos para radioterapia, investigación biomédica y producción de isótopos radiactivos operan en varias partes del mundo, pues la industria ha encontrado su uso amplio en la implantación de iones y en el tratamiento de superficies. Comprarlos es caro, saber hacerlos es útil.
Los beneficios de un artefacto como éstos son tan evidentes que en Brasil y España se trabaja en ello desde hace varios años. En otros países como Estados Unidos, Francia, Alemania, el Reino Unido, Suiza, Italia, Australia, Rusia, Ucrania y Japón existen cerca de diez mil, y la gran mayoría no se emplean en la investigación de partículas elementales, sino en aplicaciones prácticas.
Otro tipo de aceleradores, llamados ciclotrones, producen cerca del veinte por ciento de los fármacos radiactivos que se inyectan a los pacientes hoy en día. Estos aparatos aceleran protones a energías muy altas, ya que entre más pequeña es la masa por acelerar –la de un electrón, por ejemplo– mayor es la energía que necesitamos para moverla.
Estos potentes aceleradores están diseñados para funcionar de manera confiable y producir haces de alta intensidad con un mínimo de intervención humana. Un ejemplo es la tomografía por emisión de positrones, que usa isótopos radiactivos junto con un sistema de visualización basado en técnicas de detección de partículas irradiadas. Estos isótopos emiten positrones que son detectados cuando se aniquilan con electrones del medio, generando después dos fotones que vuelan en direcciones opuestas. Los isótopos se “montan” en moléculas bioquímicas que buscan su camino en el cuerpo humano hacia los sitios de interés médico. Una vez ahí, los isótopos radiactivos se transforman (decaen) y emiten positrones que producen luz, ofreciendo una imagen tridimensional del lugar. Quizá pronto sea cosa del pasado la radioterapia que usa muchas agujas de radio y rayos gamma de cobalto radiactivo.
Los aceleradores de electrones muy potentes producen rayos X para atacar tumores. Por lo general la radiación que se aplica al cuerpo para eliminar tejido tumoroso daña también el tejido sano que lo rodea, pues no es capaz de evitarlo en su camino. Los protones ofrecen una solución, ya que depositan toda su energía en una zona minúscula llamada pico de Bragg, designada así en memoria del cristalógrafo Lawrence Bragg. Así, los protones pasan por el tejido sin mayores consecuencias; cuando llegan al tumor, el pico de Bragg se encarga del resto.
La energía ideal para acelerar protones es de doscientos mega electrón voltios, que es suficiente para alcanzar cualquier órgano interno del cuerpo humano. Ejemplos de este tipo de máquinas se encuentran en Loma Linda, San Diego, y en el laboratorio de HIMAC, en Japón. Otros muchos están en planes de construcción.
Por fortuna, en México se planea construir una máquina similar. Próximamente habrá un coloquio organizado por El Colegio Nacional, al que asistirán autoridades internacionales de diversas disciplinas interesadas en esta importante herramienta tecnológica. Esperemos que en poco tiempo se estén palpando sus beneficios. ~
escritor y divulgador científico. Su libro más reciente es Nuevas ventanas al cosmos (loqueleo, 2020).
