Este pasado miércoles, 20 de julio, tuve el placer, junto a otros compañeros del Colegio de Físicos, de visitar el sincrotrón Alba que fue inaugurado en marzo del pasado año y que ahora está empezando a operar de forma rutinaria. ALBA es la única fuente de luz de sincrotrón de ámbito nacional al sur de la línea París-Trieste. Su característica forma de caracol acoge al edificio técnico, al edificio principal y a un ala de oficinas.
English version : Visiting the Alba Synchrotron [PDF]
Exterior sincrotrón Alba (Cerdanyola del Vallès)
Entrada al edificio principal
El sincrotrón es un acelerador de partículas, en este caso, electrones, que produce luz con una brillantez extrema capaz de penetrar la materia. Es una herramienta fundamental para investigar y para avanzar en procesos industriales, como el análisis de moléculas o el diseño de microcircuitos. Tiene aplicaciones amplias en el campo de la biología (por ejemplo, en el estudio de estructuras biológicas, como proteínas o en el análisis de virus y bacterias), en la biotecnología, en la farmacia y salud, en la nanotecnología (diseño de objetos nanoscópicos, como chips a escala nanométrica), en la física (determinación de la estructura atómica de fluidos y sólidos), en la química (estudio de catalizadores), en la ciencia de superficies, en ciencias ambientales (detección y localización de elementos traza contaminantes en suelos y plantas), en paleontología (un ejemplo práctico sería el análisis interno de fósiles sin tener que romperlos) e incluso en la cosmética.
Nuestro guía, Jordi Marcos, durante aproximadamente dos horas y media, nos estuvo conduciendo por todo el complejo, informándonos acerca de datos generales como de detalles técnicos de algunas instalaciones. En este sincrotrón los electrones son producidos a partir de un cátodo calentado a 1000ºC, son acelerados en un acelerador lineal (LINAC) de 10 m de longitud por campos eléctricos de alta frecuencia, seguidamente son inyectados en un sincrotrón propulsor circular de 249,6 m de perímetro (BOOSTER), y finalmente, una vez que los electrones alcanzan la energía nominal de trabajo, son inyectados en un tercer acelerador (STORAGE), conocido como anillo de almacenamiento, de 268,8 m de perímetro, y son almacenados durante horas.
Esquema del LINAC y de los dos anillos
LINAC: Produce los electrones y los acelera a una velocidad de 0,99987 veces la velocidad de la luz, equivalente a una energía de 100 MeV (equivalente a 100 millones de electronvoltios).
ANILLO PROPULSOR: Acelera los electrones a una velocidad de 0,99999998 c (c es la velocidad de la luz), equivalente a 3 GeV en 0,160 segundos, tres veces por segundo.
ANILLO DE ALMACENAMIENTO: Acumula los electrones hasta una corriente de 400 mA. La luz de sincrotrón se genera en los dispositivos de inserción y en los imanes dipolares. Los dispositivos de inserción son sofisticados sistemas que ejercen un buen control sobre la luz generada.
TERMINACIONES FRONTALES: Extraen la luz de sincrotrón del anillo y separan los sistemas de vacío del anillo y las líneas de luz.
Los electrones que circulan por el anillo de almacenamiento son sometidos a fuerzas magnéticas que curvan su trayectoria, mediante diferentes imanes.
Vista general dentro del túnel
Anillo de almacenamiento
Imagen de un iman del anillo de almacenamiento
Imagen de una cavidad de radiofrecuencia, con el fin de impulsar los electrones
Este giro provoca la emisión de radiación electromagnética o luz de sincrotrón de gran intensidad, que abarca desde la zona infrarroja a la zona de rayos X del espectro electromagnético.
En todo el proceso, es importante tener un buen sistema de vacío para evitar que los electrones choquen con moléculas de gas residuales, así como disponer de un buen sistema de blindaje contra la radiación de rayos X.
Los diferentes haces de luz obtenidos se utilizan para diversos fines en las diferentes estaciones experimentales.
En la parte izquierda se observa el anillo de almacenamiento. A la derecha se encuentra una línea de luz (zona para analizar las muestras de trabajo).
Imagen del tubo por donde son conducidos los fotones (radiación sincrotrón). Los fotones son emitidos tangencialmente a la trayectoria de los electrones
ALBA podrá acoger en el futuro hasta 33 líneas de luz, 7 de las cuales están en el proyecto inicial. Dentro de las líneas de luz cabría distinguir dos grandes grupos; el primer grupo abarcaría fotones de baja energía (de la franja visible a los rayos X menos energéticos) y el segundo incluiría los rayos X de energía más alta (rayos X duros). Por ejemplo, los primeros se utilizan en la microscopía de electrones fotoemitidos o para estudiar materiales magnéticos, y los segundos, para experimentos de difracción, tanto para estructuras cristalinas como no cristalinas, como, por ejemplo, proteínas.
Imagen de la línea de luz MISTRAL, una aplicación de los rayos X menos energéticos; por ejemplo, en el campo de la biología para el estudio de la estructura interna de las células.
Imagen de la línea de luz XALOC, una aplicación dentro del campo de la cristalografía molecular para el estudio de estructuras de macromoléculas y otros complejos.
Actualmente, nos comentó Jordi, falta optimizar la órbita de los electrones. También ya están en proyecto la construcción de ocho líneas de luz más. Está claro que el nuevo sincrotrón es un excelente referente en la investigación científica actual y futura, y se prevé que cada año dé servicio a 1000 investigadores; asimismo promoverá la localización de industrias de alto nivel en investigación e innovación tecnológica.
Fin de la visita
Para más información: www.cells.es
©Teresa Versyp, 21 de julio de 2011
