Dieter Richter: nos reuniremos para diseñar una máquina que pueda ser adecuada para todos.
Dieter Richter: nos reuniremos para diseñar una máquina que pueda ser adecuada para todos.
¿Qué es exactamente lo que trabajaréis en Donostia?
Nuestro objetivo es empezar a optimizar el proyecto ESS desde el punto de vista científico. Definiremos las características de la estación y, en definitiva, el diseño del acelerador. Este será el tema de la reunión de Donostia. La decisión se tomará en el primer semestre del presente año.
¿Cuál será el siguiente paso del proyecto?
Este año debemos definir los detalles de la máquina. La gente que viene aquí son excelentes científicos de Europa y Estados Unidos. Intentarán encontrar la mejor solución a los problemas del proceso de fabricación de la máquina. Los neutrones se pueden utilizar para aplicaciones de diferentes campos de la ciencia: química, geología, desarrollo de nuevos materiales, etc. Hemos dividido las áreas de ciencia en ocho grupos. Los expertos de cada grupo trabajaron el proyecto de la acera para este ámbito y ahora todos nos reuniremos para comprometernos entre todos los intereses y diseñar una máquina que, en función de ello, resulte adecuada para todos.
¿Hay competencia con los proyectos de expansión que se desarrollan en Estados Unidos?
Sí. Norteamericanos y japoneses decidieron construir un gran centro. Este centro estará disponible en 2006, antes que el europeo. Los europeos hemos empezado ahora y, por lo tanto, vamos detrás de ellos. No obstante, el proyecto estadounidense liderará esta labor de consultoría.
En Europa hay otros dos centros de expansión.
Sí. Uno, el laboratorio ISIS está cerca de Londres y otro en Suiza. Los neutrones creados en el centro de Inglaterra se reutilizan para extraer haces de protones. Es un método muy eficaz. En Suiza, sin embargo, tienen el acelerador en continuo, es decir, los neutrones que se generan no pueden realimentarse. Es de gran capacidad. Probablemente, si pudiesen realimentarse no tendríamos que construir la ESS.
¿Tiene semejanza el proceso del espacio con lo que ocurre en la espectroscopia?
Se puede decir que sí, sobre todo si tenemos en cuenta el comportamiento de los electrones dentro de la estructura de los átomos en la espectroscopia. En la espectroscopia haces pasar un electrón de una capa a otra. Aquí haces lo mismo pero en el núcleo. Al núcleo se le envía un protón de alta energía, por lo que se excita. Al ser una excitación de gran energía, el núcleo se desintegra y los neutrones se liberan.
Es un proceso muy eficaz, ya que se pueden liberar treinta neutrones por protón. Se produce una reacción en cadena en el reactor pero no fisión. Además, el proceso es muy fácil de controlar, ya que cuando el haz de protones se rompe, la acera también se detiene.
¿Qué elementos se utilizan en el reactor?
Al no tener que fisión, no es necesario utilizar uranio. Como diana del haz de protones se coloca el mercurio. Se podían añadir otros elementos, pero el mercurio tiene grandes ventajas. Además, el mercurio puede incluirse en un circuito de refrigeración.
¿Se podría utilizar cualquier átomo pesado? ¿Plomo, por ejemplo?
Se puede utilizar cualquier metal pesado y el plomo no es una mala opción. En cualquier caso, para entrar en el circuito es necesario que el metal sea líquido y su ensayo con plomo causaría grandes problemas. Así que todo con mercurio es más fácil. Por otro lado, la presencia de metal sólido puede causar problemas de radiación. La radiación puede destruir la estructura rígida. Sin embargo, con los líquidos no se produce este tipo de problemas.
La longitud de onda de los neutrones es igual a la distancia entre los átomos. Por lo tanto, además de la difracción de rayos X, la de los neutrones es aplicable al análisis de estructuras cristalinas. ¿Hay diferencias entre ambas técnicas?
La longitud de onda y la energía son las dos características de los neutrones. Energéticamente, la utilización de rayos X permite trabajar a escala de kiloelectronvoltios. El nivel energético es muy alto y no es posible realizar espectroscopías líquidas. Con los neutrones, sin embargo, puedes hacerlo tanto en sólidos amorfos como en líquidos. De esta forma se puede hacer un seguimiento de la dinámica molecular. Se observa el intercambio de neutrones entre los núcleos. Este intercambio tiene que ver directamente con el movimiento de los átomos. Por tanto, la dispersión de neutrones permite no sólo conocer cómo están ordenados los átomos, sino también obtener información sobre el movimiento. La dispersión de neutrones es la única técnica que puede detectar este efecto.
¿Puedes dar ejemplos de la aplicación de esta dinámica?
Sí. Si quieres mirar bacterias con un microscopio, normalmente no se nota nada, pero puedes marcarlas y verlas con neutrones. Pero lo mismo se puede hacer en la escala de los átomos. La dispersión de neutrones no afecta a los electrones, sino a los núcleos. Por tanto, los distintos núcleos generan respuestas diferentes. Esto permite analizar los cambios de isótopos.
Esto significa que se puede seguir la dinámica de las estructuras marcadas por deuterio. Esto es lo que se puede hacer para analizar el comportamiento de la mezcla de una cadena de polímeros marcada y las no marcadas. Otro ejemplo puede ser el estudio del comportamiento biológico de la mioglobina a través del uso de moléculas de agua pesadas con deuterio. En este caso la localización y distribución de las moléculas de agua es muy importante. En la búsqueda del petróleo, la interacción entre los hidrocarburos y el suelo también se puede investigar de esta manera.
¿Se estudiará la formación de puentes de hidrógeno mediante neutrones?
Sí. En farmacia también tiene una aplicación evidente. Es la interacción principal de moléculas con actividad biológica. La mayoría de los medicamentos se asocian al receptor mediante puentes de hidrógeno. Nada que decir en el caso del ADN. Las dos cadenas de la hélice están unidas por puentes de hidrógeno. En cualquiera de ellos, introduciendo deuterio en lugar de hidrógeno, vería la dispersión de neutrones. En estos momentos todavía no es posible realizar este tipo de experimentos, ya que no se ha alcanzado el nivel de sensibilidad de la técnica, pero esperamos superar este problema para este año.
Utilizáis protones para conseguir neutrones. ¿Por qué es más fácil conseguir protones?
Los protones tienen carga y los neutrones no. Los aceleradores producen partículas a través de campos electromagnéticos y los protones lo permiten.
¿Pueden separarse así protones y neutrones de los átomos de deuterio?
No, porque la energía que los une es enorme. Los campos electromagnéticos no tienen tanta capacidad. Si fuera posible, sería un método aparte. Pero no es posible. Necesitas la energía que excita el núcleo para poder sacar neutrones. Además, hay que fijarse en la eficacia del proceso, es decir, buscar las condiciones para que cada protón obtenga el mayor número de neutrones. Para ello hay que buscar el nivel de energía adecuado. La energía necesaria para excitar adecuadamente los núcleos es aproximadamente de 1 GeV. Por ejemplo, se quiere preparar la ESS para provocar colisiones de protones de 1,3 GeV.
¿Cuáles deben ser las características de un acelerador para trabajar con el espacio?
Se necesita un acelerador lineal con campos electromagnéticos creados con superconductores. De esta forma evitaríamos la pérdida de energía en la creación de las zonas. La tecnología de los superconductores es adecuada. En ESS utilizaremos el niobio a una temperatura de 4K.
¿No debéis utilizar superconductores a alta temperatura?
El problema que presentan estos superconductores es que son materiales cerámicos y no aptos para su transformación física. Por ejemplo, es muy difícil formar láminas o hilos de cerámica. La transformación de metales es mucho más fácil. El niobio es el componente más importante ya que detecta el haz de protones. El superconductor se transforma a temperaturas inferiores a 10K. Sin embargo, nosotros bajamos a los 4K.
Buletina
Bidali zure helbide elektronikoa eta jaso asteroko buletina zure sarrera-ontzian