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Aplicaciones prácticas de los aceleradores

Experimentos como el LHC proporcionan mucho más que teorías

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MEDICINA 

Luchar contra el cáncer con menos efectos secundarios

Los conocimientos adquiridos en la construcción de aceleradores de partículas como el LHC han servido para mejorar el tratamiento de enfermedades como el cáncer. Una de las técnicas surgidas a partir de estos instrumentos de investigación es la hadronterapia. Frente a la radioterapia, en la que se destruyen las células cancerígenas bombardeándolas con fotones, la hadronterapia ataca al tumor con protones. El fotón de la radioterapia, a su paso a través del cuerpo, va perdiendo energía que transmite a las células que encuentra en su camino. Aunque las células cancerígenas resultan más dañadas y tienen peor capacidad de recuperación, las células sanas no resultan indemnes. Los hadrones concentran su energía en el lugar donde se detienen, algo que depende de su energía de partida y del tipo de tejidos que atraviesan. De esta manera, la acción de la terapia se puede concentrar sobre el tumor reduciendo los daños colaterales. El investigador del Instituto de Física Corpuscular (CSIC) de Valencia y miembro del equipo que trabaja en el detector ATLAS Pepe Bernabéu explica que “este tipo de tratamientos es especialmente conveniente en casos en los que es necesaria mucha precisión, como algunos tumores cerebrales, o los tumores en niños, donde todo el cuerpo está creciendo y el daño de la radioterapia puede ser mayor”. Para crear los haces con los que tratar al paciente es necesario un acelerador de partículas bastante sofisticado. En España, el Instituto de Física Médica, una instalación singular que se quiere desarrollar en Valencia, contará con un acelerador ciclotrón, que permitiría ofrecer un servicio de protonterapia que hasta ahora no existe en España.
Varios físicos que han desarrollado componentes para el LHC tratan de encontrarles una utilidad que vaya más allá de la ciencia básica. Gerardo Herrera, investigador de un grupo mexicano que ha trabajado en el detector ALICE, explica cómo están trabajando para que los detectores de silicio elaborados para el CERN se puedan emplear en un sistema que mejore las mamografías. “La intención es crear un dispositivo que proporcione una imagen mamográfica electrónica, que haría que la información fuese más manejable, se disminuyese la dosis que se le da al paciente y se pudiesen así tomar más imágenes y con mayor resolución”, afirma Herrera.

COMPUTACIÓN

Toda la información para uno, y una información para todos

El LHC va a ser la aplicación que más volumen de datos genere en el mundo. Producirá 15 millones de gigabytes de datos al año, que deberán estar accesibles para los más de 5.000 científicos y 500 centros de investigación que participan en los experimentos del acelerador. Para gestionar toda esta información, el CERN ha desarrollado el sistema de computación distribuida (GRID) más grande del mundo. Todos los datos que surjan del CERN pasarán a través del centro de computación Tier-0 en la sede de la institución que, no obstante, proporciona menos de un 20% de la capacidad de computación total. Desde allí se distribuirá a 11 centros Tier-1, que lo pondrán a disposición de un tercer grupo de centros, los Tier-2. Estos, por último, distribuirán la información a centros de investigación de todo el mundo para que los investigadores puedan acceder a ellos desde sus laboratorios. Los miles de ordenadores de los participantes proporcionarán potencia de computación y almacenamiento al proyecto y, a través de ellos, se podrá acceder a los resultados de las colisiones. “Si tú tienes derecho de acceso puedes escribir y leer de una manera totalmente simétrica”, explica Manuel Delfino, director del Port d’Informació Científica de Barcelona, el único centro Tier-1 de España. “Esto permite que, como he visto cuando he estado en Islamabad, un físico con recursos limitados, pero con conexión al GRID, pueda acceder a los mismos datos que otro físico en Barcelona o Londres”, añade.

Los creadores del GRID creen que este tipo de computación puede suponer una nueva revolución como en su momento fue Internet, creada también en la sede suiza del CERN. “Internet fue clave para allanar el mundo, y el GRID será un nuevo paso en esa misma dirección”, concluye Delfino.

MEDIO AMBIENTE

Lograr que los residuos nucleares sean menos peligrosos

El almacenamiento de los residuos nucleares es uno de los principales inconvenientes de la energía atómica, pero los físicos que trabajan con aceleradores han propuesto una solución que reduciría la magnitud del problema. Consistiría en bombardear los desechos nucleares con neutrones producidos en aceleradores. De esta manera, se producirían versiones más ligeras de los átomos radiactivos del combustible de las centrales nucleares, que se degradarían a su vez en materiales relativamente inofensivos. Este proceso, conocido como transmutación, permitiría reducir el tiempo de actividad peligrosa de residuos que se pueden mantener activos durante 10 millones de años a sólo 300. Los partidarios de este tipo de tecnología dicen que, además, permitiría reducir el volumen de los residuos enterrados.

La seguridad de las centrales nucleares también se ha visto beneficiada por la tecnología producida para los aceleradores. “La electrónica que instalamos en los detectores va a estar sometida a radiación durante al menos diez años, y tiene que aguantar”, explica Pepe Bernabéu, ingeniero que trabaja en el detector ATLAS. Estas aplicaciones pueden tener aplicación en las centrales nucleares o en entornos sometidos a radiación, como las naves espaciales.

La investigación también ha producido beneficios para el medio ambiente en el desarrollo de plásticos. El incremento en la complejidad de los experimentos obligó a aumentar la cantidad de estos materiales junto a equipos electrónicos. Esto aumentó el riesgo de incendios que, al quemar los plásticos de tipo halógeno que se empleaban, provocaban humos de gran toxicidad. A partir de los 80, el CERN comenzó a emplear materiales que no incluían agentes halógenos o sulfurosos. El acelerador anterior al LHC, el LEP, se construyó empleando plásticos que no contenían este tipo de productos. La empresa privada ha adoptado este tipo de cables, que ahora están muy extendidos.