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Especial

De la obsolescencia a la vanguardia en física nuclear

Los laboratorios de la USP se encuentran entre los mejores del mundo

eduardo cesarLos laboratorios de física de la Universidad de São Paulo (USP) están entre los mejores equipados del mundo. Su infraestructura permite el desarrollo de las más avanzadas líneas de investigación básica y aplicada en las áreas de física nuclear y atómica, nanociencias, óptica, fotónica, biofísica molecular y espectroscopia, entre otras. El Programa de Infraestructura de la FAPESP contribuyó para que esos laboratorios llegaran a una posición de relieve en el ámbito internacional, destinando recursos para la recuperación y ampliación de los edificios, para la reforma de las instalaciones eléctricas e hidráulicas y para la modernización de los equipamientos.

En el Laboratorio de Física Nuclear de la USP, en São Paulo, por ejemplo, los investigadores participan de proyectos audaces. Aunque las investigaciones sean de interés puramente académico, involucran experimentos que traen como resultado una enorme gama de información y una serie de equipos con aplicación en otras áreas del saber. “Hoy en día, gran parte de la ciencia ambiental está basada en estudios y técnicas de física nuclear. Una gran parte de la instrumentación usada en ciencia de los materiales tiene su origen y fundamentación en técnicas e ideas desarrolladas en la física nuclear”, ejemplifica Alejandro Szanto Toledo, coordinador del Laboratorio Abierto de Física Nuclear de la Universidad de São Paulo (USP).

Los equipamientos de la física médica, así como también los aparatos de radioterapia y los trazadores para el diagnóstico en medicina nuclear y en la investigación biogenética, también son importantes subproductos de la física nuclear. Pero esa posición destacada del laboratorio es reciente. Hace cerca de cinco años, había problemas que iban desde el desgaste de la estructura física del edificio hasta la limitación impuesta por equipos obsoletos. Hasta la torre de 40 metros de altura, en cuyo interior se encuentra el corazón del laboratorio: el acelerador Pelletron – un equipo que permite precipitar núcleos de átomos unos contra otros -, corría el riesgo de ser clausurada.

La estructura de concreto, construida hace más de 30 años, corría el riesgo de rajarse. No habría riesgo de contaminación para el medio ambiente, debido a que el laboratorio solamente trabaja con elementos radioactivos de vida corta, pero paralizaría toda la actividad del laboratorio. Con la reforma del edificio, toda la instalación eléctrica e hidráulica fue rehecha, así como la instalación de aire acondicionado y de aire comprimido. “Estamos en pie de igualdad con las mejores universidades de Europa y de Estados Unidos”, garantiza el investigador.

El grupo coordinado por Toledo participa de investigaciones que buscan pruebas experimentales del exacto momento en que surgió el Big Bang. Ese trabajo es realizado conjuntamente con investigadores del RelativisticHeavy Ion Colider (RHIC), en Brookhaven, Nueva York, uno de los mayores laboratorios del mundo, capacitados para investigaciones relacionadas con la alta energía. “Esa participación solamente fue posible gracias a la excelente infraestructura de nuestro laboratorio”, explica el investigador.

Los recursos de la FAPESP permitieron también la modernización del laboratorio. Fueron adquiridos varios equipos periféricos, como detectores y cámaras, que permiten analizar las partículas liberadas con la explosión del núcleo. “Actualmente el 90% del instrumental de detección y observación no llega mediante recursos de la Fapesp, tanto provenientes de los programas de Infraestructura como de auxilios en diversos proyectos temáticos. “Con las nuevas inversiones, la capacidad del laboratorio se duplicó.

“En el pasado, llegábamos a aprovechar solamente el 20% del tiempo de operación de la máquina. El 80% restante eran perdidos en función de frecuentes problemas con el mantenimiento”, cuenta Toledo. Hoy, el acelerador funciona 24 horas por día, los siete días de la semana. Con una operación más confiable, la productividad aumentó. “Nuestro promedio actual es de dos trabajos por año, por investigador, publicados en las mejores revistas internacionales”, afirma Toledo. Al final de este año entrará en operación un posacelerador lineal superconductor, que ampliará aún más las actividades del laboratorio.

El nuevo equipto tiene capacidad equivalente a cuatro aceleradores Pelletron, y fue en gran medida financiado por la FAPESP, incluida toda la obra civil necesaria para su instalación. “Es un equipamiento de última generación, que utiliza la superconductividad, lo que deberá abrir una puerta para esa nueva tecnología en Brasil”, afirma el investigador. Mientras la visibilidad del laboratorio crece, aumentan las perspectivas de participación nacional en los grandes proyectos internacionales. “Dentro de diez o quince años, habrá respuestas muy claras para preguntas sobre la formación del universo, y Brasil tiene grandes chances de ser partícipe en eso”, afirma.

Nanociencia: una gran revolución
Uno de los temas más excitantes en el mundo científico es actualmente la Nanociencia. En la escala nano, los investigadores trabajan con partículas en la proporción de la millonésima parte del milímetro, lo que significa poder manipular átomos individualmente. Para ello es necesario una infraestructura de laboratorio sofisticada. “Brasil ya participa del grupo selecto de países con tecnología de avanzada”, dice José Roberto Leite, jefe del Laboratorio de Nuevos Materiales Semiconductores del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (USP).

Brasil montó una estructura en la investigación de la Nanociencia en la década del 80, cuando fueron invertidos recursos en la adquisición de equipos para la investigación. Actualmente hay 49 instituciones brasileñas que investigan temas relacionados con la Nanociencia, y un 75% de ellas están ubicadas en la región sudeste. Algunos de esos laboratorios poseen máquinas sofisticadas, de última generación – rayos X de alta resolución, microscopios electrónicos, láseres, bobinas superconductoras, espectrómetros ópticos y de masa por iones secundarios, etc. “En el estado de São Paulo, el Programa de Infraestructura de la FAPESP fue fundamental para crear las condiciones ideales de funcionamiento de esos equipamientos”, afirma Leite.

La Nanociencia, se cree, será el agente de una revolución con efectos comparables a los de la popularización del transistor en las décadas del 40 y del 50. Se estima que, actualmente, el mercado anual de productos originados en la Nanociencia gire en torno a los 250 mil millones de dólares por año, entre esos productos se destacan los transistores de alta velocidad usados en los teléfonos celulares, radares anticolisión, televisión digital de alta resolución y comunicación vía satélite y los láseres semiconductores usados en los CDs y DVDs, etc. “Ciertamente la Nanociencia nos traerá la computadora cuántica del futuro”, apuesta el investigador.

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