Dieter Richter: ens reunirem per a dissenyar una màquina que pugui ser adequada per a tots.
Dieter Richter: ens reunirem per a dissenyar una màquina que pugui ser adequada per a tots.
Què és exactament el que treballareu en Donostia?
El nostre objectiu és començar a optimitzar el projecte ESS des del punt de vista científic. Definirem les característiques de l'estació i, en definitiva, el disseny de l'accelerador. Aquest serà el tema de la reunió de Donostia. La decisió es prendrà en el primer semestre del present any.
Quin serà el següent pas del projecte?
Enguany hem de definir els detalls de la màquina. La gent que ve aquí són excel·lents científics d'Europa i els Estats Units. Intentaran trobar la millor solució als problemes del procés de fabricació de la màquina. Els neutrons es poden utilitzar per a aplicacions de diferents camps de la ciència: química, geologia, desenvolupament de nous materials, etc. Hem dividit les àrees de ciència en vuit grups. Els experts de cada grup van treballar el projecte de la vorera per a aquest àmbit i ara tots ens reunirem per a comprometre'ns entre tots els interessos i dissenyar una màquina que, en funció d'això, resulti adequada per a tots.
Hi ha competència amb els projectes d'expansió que es desenvolupen als Estats Units?
Sí. Nord-americans i japonesos van decidir construir un gran centre. Aquest centre estarà disponible en 2006, abans que l'europeu. Els europeus hem començat ara i, per tant, anem darrere d'ells. No obstant això, el projecte estatunidenc liderarà aquesta labor de consultoria.
A Europa hi ha altres dos centres d'expansió.
Sí. Un, el laboratori ISIS està prop de Londres i un altre a Suïssa. Els neutrons creats en el centre d'Anglaterra es reutilitzen per a extreure feixos de protons. És un mètode molt eficaç. A Suïssa, no obstant això, tenen l'accelerador en continu, és a dir, els neutrons que es generen no poden realimentarse. És de gran capacitat. Probablement, si poguessin realimentarse no hauríem de construir l'ESS.
Té semblança el procés de l'espai amb el que ocorre en l'espectroscòpia?
Es pot dir que sí, sobretot si tenim en compte el comportament dels electrons dins de l'estructura dels àtoms en l'espectroscòpia. En l'espectroscòpia fas passar un electró d'una capa a una altra. Aquí fas el mateix però en el nucli. Al nucli se li envia un protó d'alta energia, per la qual cosa s'excita. A l'ésser una excitació de gran energia, el nucli es desintegra i els neutrons s'alliberen.
És un procés molt eficaç, ja que es poden alliberar trenta neutrons per protó. Es produeix una reacció en cadena en el reactor però no fissió. A més, el procés és molt fàcil de controlar, ja que quan el feix de protons es trenca, la vorera també es deté.
Quins elements s'utilitzen en el reactor?
Al no haver de fissió, no és necessari utilitzar urani. Com a diana del feix de protons es col·loca el mercuri. Es podien afegir altres elements, però el mercuri té grans avantatges. A més, el mercuri pot incloure's en un circuit de refrigeració.
Es podria utilitzar qualsevol àtom pesat? Plom, per exemple?
Es pot utilitzar qualsevol metall pesant i el plom no és una mala opció. En qualsevol cas, per a entrar en el circuit és necessari que el metall sigui líquid i el seu assaig amb plom causaria grans problemes. Així que tot amb mercuri és més fàcil. D'altra banda, la presència de metall sòlid pot causar problemes de radiació. La radiació pot destruir l'estructura rígida. No obstant això, amb els líquids no es produeix aquest tipus de problemes.
La longitud d'ona dels neutrons és igual a la distància entre els àtoms. Per tant, a més de la difracció de raigs X, la dels neutrons és aplicable a l'anàlisi d'estructures cristal·lines. Hi ha diferències entre totes dues tècniques?
La longitud d'ona i l'energia són les dues característiques dels neutrons. Energèticament, la utilització de raigs X permet treballar a escala de kiloelectronvoltios. El nivell energètic és molt alt i no és possible realitzar espectroscopías líquides. Amb els neutrons, no obstant això, pots fer-ho tant en sòlids amorfs com en líquids. D'aquesta forma es pot fer un seguiment de la dinàmica molecular. S'observa l'intercanvi de neutrons entre els nuclis. Aquest intercanvi té a veure directament amb el moviment dels àtoms. Per tant, la dispersió de neutrons permet no sols conèixer com estan ordenats els àtoms, sinó també obtenir informació sobre el moviment. La dispersió de neutrons és l'única tècnica que pot detectar aquest efecte.
Pots donar exemples de l'aplicació d'aquesta dinàmica?
Sí. Si vols mirar bacteris amb un microscopi, normalment no es nota res, però pots marcar-les i veure-les amb neutrons. Però el mateix es pot fer en l'escala dels àtoms. La dispersió de neutrons no afecta als electrons, sinó als nuclis. Per tant, els diferents nuclis generen respostes diferents. Això permet analitzar els canvis d'isòtops.
Això significa que es pot seguir la dinàmica de les estructures marcades per deuteri. Això és el que es pot fer per a analitzar el comportament de la mescla d'una cadena de polímers marcada i les no marcades. Un altre exemple pot ser l'estudi del comportament biològic de la mioglobina a través de l'ús de molècules d'aigua pesants amb deuteri. En aquest cas la localització i distribució de les molècules d'aigua és molt important. En la cerca del petroli, la interacció entre els hidrocarburs i el sòl també es pot investigar d'aquesta manera.
S'estudiarà la formació de ponts d'hidrogen mitjançant neutrons?
Sí. En farmàcia també té una aplicació evident. És la interacció principal de molècules amb activitat biològica. La majoria dels medicaments s'associen al receptor mitjançant ponts d'hidrogen. Res a dir en el cas de l'ADN. Les dues cadenes de l'hèlix estan unides per ponts d'hidrogen. En qualsevol d'ells, introduint deuteri en lloc d'hidrogen, veuria la dispersió de neutrons. En aquests moments encara no és possible realitzar aquest tipus d'experiments, ja que no s'ha aconseguit el nivell de sensibilitat de la tècnica, però esperem superar aquest problema per a enguany.
Utilitzeu protons per a aconseguir neutrons. Per què és més fàcil aconseguir protons?
Els protons tenen càrrega i els neutrons no. Els acceleradors produeixen partícules a través de camps electromagnètics i els protons ho permeten.
Poden separar-se així protons i neutrons dels àtoms de deuteri?
No, perquè l'energia que els uneix és enorme. Els camps electromagnètics no tenen tanta capacitat. Si fos possible, seria un mètode a part. Però no és possible. Necessites l'energia que excita el nucli per a poder treure neutrons. A més, cal fixar-se en l'eficàcia del procés, és a dir, buscar les condicions perquè cada protó obtingui el major nombre de neutrons. Per a això cal buscar el nivell d'energia adequat. L'energia necessària per a excitar adequadament els nuclis és aproximadament d'1 GeV. Per exemple, es vol preparar l'ESS per a provocar col·lisions de protons de 1,3 GeV.
Quins han de ser les característiques d'un accelerador per a treballar amb l'espai?
Es necessita un accelerador lineal amb camps electromagnètics creats amb superconductors. D'aquesta forma evitaríem la pèrdua d'energia en la creació de les zones. La tecnologia dels superconductors és adequada. En ESS utilitzarem el niobi a una temperatura de 4K.
No heu d'utilitzar superconductors a alta temperatura?
El problema que presenten aquests superconductors és que són materials ceràmics i no aptes per a la seva transformació física. Per exemple, és molt difícil formar làmines o fils de ceràmica. La transformació de metalls és molt més fàcil. El niobi és el component més important ja que detecta el feix de protons. El superconductor es transforma a temperatures inferiors a 10K. No obstant això, nosaltres baixem als 4K.
Buletina
Bidali zure helbide elektronikoa eta jaso asteroko buletina zure sarrera-ontzian