En 2009, el físico paulistano Antônio José Roque da Silva asumió la dirección del Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS), en Campinas, São Paulo. Este tipo de acelerador circular de partículas cargadas (electrones) genera una radiación ‒la luz sincrotrón‒ que permite investigar la estructura de la materia a escala atómica y molecular. Funciona como un microscopio gigante, capaz de “ver” el interior de materiales, tejidos biológicos y patógenos.
Académico vinculado al campo de la física atómica, molecular y de la materia condensada, José Roque, como se le conoce, tenía la misión de darle una nueva vida al antiguo UVX, la primera fuente de luz sincrotrón en funcionamiento en el hemisferio sur, y encargarse del proyecto de construcción de su sustituto: el Sirius, un nuevo acelerador de partículas de cuarta generación, la más avanzada hasta la fecha. Poco antes de la inauguración del Sirius en diciembre de 2018, el físico asumió la dirección del Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (CNPEM). Esta organización social se encarga de la gestión del LNLS, de los laboratorios nacionales de Biociencias (LNBio), Nanotecnología (LNNano) y Biorrenovables (LNBR), de su unidad de Tecnología (DAT) y de la Ilum – Escuela de Ciencia, institución que imparte una carrera de licenciatura en ciencia y tecnología. “Todas estas unidades trabajan de manera coordinada para ejecutar la misión de un centro de investigación científica único en el país”, dice.
En abril de este año, José Roque, de 61 años, ganó el Premio Almirante Álvaro Alberto 2025 en la categoría Ciencias Exactas, de la Tierra e Ingeniería. Este galardón es un reconocimiento que otorga el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq), en forma conjunta con el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (MCTI) y la Marina de Brasil, a investigadores que han hecho un aporte importante al país. En la siguiente entrevista, realizada en su despacho de Campinas, el físico habla del CNPEM, del funcionamiento del Sirius y del proyecto Orión, que se convertirá en el primer laboratorio de máxima bioseguridad (NB4) de América Latina.
¿El premio fue un reconocimiento a su faceta como investigador o a su rol en la gestión?
Debe haber sido una mezcla de ambas cosas, pero creo que la importancia de mi rol como gestor fue mayor. Obviamente, Sirius es uno de los grandes logros en el contexto del CNPEM y de la ciencia nacional. Pero el centro es más importante que Sirius y constituye un elemento singular en materia de investigación científica en Brasil, similar a pocos más en el exterior. El CNPEM tiene una misión institucional que se despliega en diversas actividades transversales y multidisciplinarias en nuestras unidades de investigación. Me eligieron porque consideraron que mi aporte en la gestión del CNPEM fue importante. Casi que es un premio a la capacidad técnica de la ciencia brasileña. Transmite el mensaje de que Brasil tiene una ciencia que, en ocasiones, es capaz de hacer lo que otros países no hacen. Con mayores dificultades y menos dinero que los países más ricos, y obligados a tener que tomar las decisiones correctas, demostramos que contamos con gente y empresas competentes. Los componentes de Sirius se fabricaron en alrededor de un 85 % de sus casos en el país.
Por su grandiosidad y su nivel de inversión, en sus inicios proyecto Sirius recibió críticas de parte de la comunidad científica ¿Esa es una etapa totalmente superada?
Desde que se construyó el primer sincrotrón, la comunidad científica temía que un proyecto de la envergadura de Sirius se quedara con la totalidad de los fondos destinados a la ciencia nacional. Pero eso nunca llegó a ser así. Sirius acapara una parte del presupuesto asignado a la ciencia brasileña. Hemos recibido unos 2.500 millones de reales en el transcurso de 13 años, desde el inicio del proyecto.
¿Sirius ya está funcionando a pleno?
Está en constante crecimiento y seguirá siendo así por muchos años. Fue diseñado para operar hasta 38 líneas de luz [estaciones experimentales en las que se llevan a cabo estudios referidos a la estructura de los materiales, basados en el uso de rangos de frecuencias específicas del espectro electromagnético, tales como rayos X, ultravioletas o infrarrojos, que se obtienen a partir de la luz sincrotrón]. Ningún sincrotrón opera a plena capacidad desde el principio. Esta cantidad de líneas no se construyen de una sola vez. La primera fase de operación de Sirius, que comenzó en 2020, incluyó el diseño de 14 líneas de luz, que cubrirían la mayor parte de las técnicas importantes utilizadas por la comunidad científica en la frontera del conocimiento. Actualmente hay 10 líneas totalmente disponibles para su utilización por usuarios de cualquier institución de investigación de Brasil (y no solamente investigadores del CNPEM) y del exterior. Otras dos aún funcionan de manera experimental y dos más están a punto de habilitarse. Está previsto que, para finales de 2026, las 14 líneas estarán en funcionamiento. A pesar de haber pasado algunos momentos difíciles, nunca interrumpimos ninguna actividad. Con el gobierno federal actual hemos negociado una partida de 800 millones de reales del nuevo Programa de Aceleración del Crecimiento (PAC) para la puesta en marcha de una segunda fase de Sirius, que sumará otras 10 líneas de luz. Algunas ya han comenzado a construirse. Esperamos poder tenerlas todas listas en 2028.
El premio es un reconocimiento a la capacidad técnica y de gestión de la ciencia brasileña
¿Existe un usuario típico de Sirius o cada línea tiene un perfil de usuario diferente?
Yo diría que están los usuarios más tradicionales, que desde hace décadas venían utilizando la fuente UVX y ahora usan Sirius. Esta gente es mayormente del ámbito de la física, de la ciencia de materiales y también de la química, en particular, los que trabajan con la catálisis. Hemos hecho un gran esfuerzo para ampliar su uso a otras áreas, tales como la salud, las ciencias del suelo, el patrimonio cultural y los materiales porosos, que está dando buenos resultados. El año pasado, 437 proyectos de investigación utilizaron alguna línea de luz de Sirius, 309 de ellos de investigadores externos, ajenos al CNPEM.
¿Los investigadores de los laboratorios del CNPEM tienen prioridad?
En la época del UVX disponían de un porcentaje de tiempo exclusivo, pero actualmente no. La competitividad aquí es alta. De cada tres o cuatro solicitudes de uso de una línea de luz tan solo una es aprobada. Los investigadores del CNPEM deben presentar sus proyectos para su análisis como cualquier otro de una institución externa. No hay reserva de uso exclusivo para ellos. Recientemente ha habido un aumento de las solicitudes de uso de Sirius procedentes de Estados Unidos y Europa. Antes, las solicitudes internacionales provenían básicamente de Argentina y de otros países sudamericanos. En 2024, el 16 % de los proyectos aprobados procedía del exterior. En el pasado, casi nadie que no fuera de Sudamérica venía a utilizar el UVX. Para utilizar Sirius sí lo hacen.
¿Cuáles son los competidores de Sirius a nivel mundial?
Hoy en día, además de Sirius, en el mundo existen dos instalaciones con fuentes de luz sincrotrón de cuarta generación abiertas a usuarios del exterior. Una de ellas es Max IV, en Suecia, que comenzó a funcionar antes que nosotros, en 2016. La otra es el European Synchrotron Radiation Facility [ESRF], en Francia, que ha sido modernizado y se transformó en un sincrotrón de cuarta generación en 2020. El Max IV es una máquina en la que la energía de los electrones alcanza un orden de 3 gigaelectronvoltios [GeV], la misma que la de Sirius. El ESRF es una máquina de 6 GeV, o sea que sus electrones poseen el doble de la energía de Sirius. Se trata de otra categoría, capaz de generar rayos X de mayor energía y brillo. En esas frecuencias más altas, Sirius y Max IV no logran alcanzar el mismo brillo. Sin embargo, Sirius también fue diseñado para tener líneas de luz con fotones de alta energía. Somos muy competitivos en energías de rango intermedio, importantes para la realización de estudios, por ejemplo, en materia de salud y agricultura. La elección de la energía de los electrones del acelerador no es una cuestión relevante para definir la generación de un sincrotrón. Un sincrotrón de mayor energía es, por lo general, mayor que uno de menor energía. Por ende, su construcción y su operación son más costosas. La elección de la energía del acelerador está sujeta a una cuestión de costo-beneficio. Sirius fue diseñado para ser competitivo en una amplia franja de energía de los fotones, incluso rayos X de alta energía.
¿Qué es lo que determina la generación de un sincrotrón?
Lo que realmente importa es el brillo del haz de luz sincrotrón. Cuanto mayor es el brillo, más fotones, partículas de luz, pueden concentrarse en un haz muy pequeño, lo que incrementa la capacidad experimental del sincrotrón para observar el interior de los materiales. Un parámetro importante para aumentar el brillo es la emitancia, que determina el tamaño y el grado de concentración del haz de electrones que circula por el acelerador. Cuanto menor sea la emitancia, mayor será el brillo. El próximo sincrotrón de cuarta generación abierto a usuarios externos será el Advanced Photon Source [APS], del Laboratorio Nacional Argonne, en Estados Unidos. Se trata de un equipo de 6 GeV, similar al europeo. El Swiss Light Source [SLS], del Instituto Paul Scherrer, en Suiza, está siendo actualizado para convertirlo en un sincrotrón de cuarta generación de 2,7 GeV y China está construyendo un sincrotrón de 6 GeV: The High Energy Photon Source [HEPS]. En los próximos años, pasaremos de 3 a 6 sincrotrones de cuarta generación en funcionamiento.
En este escenario de mayor competencia, ¿Sirius seguirá siendo competitivo?
En función de la energía utilizada y del problema a investigar, Sirius es competitivo en comparación con todos. No es solo la capacidad del sincrotrón lo que marca la diferencia. Una vez que se dispone de una máquina de cierto nivel, lo que hace la diferencia es tener buenas ideas en cuanto a los problemas científicos que se van a investigar. Uno de los retos de la ciencia brasileña reside en tener problemas lo suficientemente sofisticados que justifiquen la utilización de Sirius. Solo así éste dará los resultados esperados. Necesitamos tener problemas científicos desafiantes para realizar trabajos que, antes de Sirius, resultaba imposible hacerlos acá.
¿La comunidad científica está al tanto del tipo de estudios que pueden realizarse con Sirius?
Ese es uno de nuestros retos, incluso desde el punto de vista de la comunicación. Los investigadores de áreas como la física de la materia condensada conocen bien las capacidades de Sirius. Pero los de otros campos como la biología y la agricultura no suelen estar tan al tanto de cómo Sirius podría serles útil en sus estudios. No sirve de nada explayarse sobre los pormenores técnicos del funcionamiento del sincrotrón. No se especializan en la técnica, sino que son usuarios de la misma. Necesitamos brindarles apoyo para que puedan entender de qué modo la luz sincrotrón puede ayudarlos a resolver un problema científico. Esto forma parte de nuestro trabajo cotidiano.
Hasta ahora, ¿qué trabajos realizados en Sirius destacaría?
Es importante destacar que las líneas de luz funcionan regularmente en su mayor parte desde hace dos años, es decir que los papers generados por estos experimentos se publicarán de ahora en adelante. Pero ya se han publicado estudios importantes en el área de la biología molecular estructural, un sector en el que el país no disponía de capacidad como para realizar este tipo de estudios. En el área de materiales, se hicieron análisis en células solares y en electroquímica. Hoy en día contamos con capacidad para llevar a cabo estudios con tomografía de rayos X en materiales porosos, suelos y rocas. Esperamos poder incrementar en breve nuestra capacidad para realizar trabajos en sistemas biológicos.
Tenemos que brindarles apoyo a los investigadores para que comprendan cómo puede ayudarlos el sincrotrón a resolver problemas científicos
¿Por qué el proyecto Orión va a construir un laboratorio de bioseguridad de nivel 4 (NB4), acoplado a Sirius?
Durante la pandemia, era necesario contar con laboratorios de nivel 3 para poder trabajar con el Sars-CoV-2. Por eso el MCTI tomó la iniciativa de financiar la construcción de otros NB3. En aquel momento obtuvimos fondos para construir uno. Pero algunos miembros del ministerio que ni siquiera eran científicos participaron en debates que volvieron a plantear que el país necesitaría contar con un laboratorio de nivel 4, capaz de lidiar con patógenos de máxima seguridad, tales como los virus Sabiá, descubierto en Brasil, Ébola, Junín, Machupo y Guanarito. Nos preguntaron si podríamos construir un NB4 adosado a Sirius. Contestamos que sí, pero que deberían superarse una serie de retos. Este tipo de conexión nunca se ha hecho en el mundo. El proyecto Orión debería estar terminado a finales de 2027.
¿Es más caro construir un NB4 acoplado a una fuente de luz sincrotrón que si no tuviera esta conexión?
Si tuviésemos que hacerlo todo desde cero, sí. Pero la estructura principal de Sirius ya está lista. Esta decisión prácticamente no supone un costo adicional para el proyecto Orión. ¿En qué se va a gastar más? En la parte de la construcción civil del edificio que conectará a Orión con Sirius, algo relativamente sencillo, y obviamente, en la construcción de tres nuevas líneas de luz sincrotrón dedicadas al complejo de laboratorios de bioseguridad. La estructura requiere de cierta sofisticación: pisos especiales y otras cosas. Pero esto encarece en un 10 % o un 15 % el costo del proyecto en su totalidad, presupuestado en unos 1.500 millones de reales. El proyecto fue cobrando mayor envergadura a medida que fue madurando y progresando. El mayor aumento de costos se asocia a los espacios para la experimentación con animales. Cabe destacar que las tres líneas de luz de Orión formarán parte del total de 38 posibles de Sirius.
¿Cómo funcionará Orión?
Será una instalación de uso abierto para personas de fuera del CNPEM, al igual que Sirius. Pero su modelo de uso será diferente. Para utilizar este tipo de laboratorios es necesario contar con una formación específica. Tuvimos que contactarnos con los laboratorios de nivel 4 del resto del mundo para aprender cómo se manejan este tipo de instalaciones. La superficie de las instalaciones, de 28.000 metros cuadrados, no se determinó en función de las tres líneas de luz, sino de las actividades del complejo de laboratorios, como la capacidad para llevar a cabo experimentos con animales modelo y desarrollar vacunas.
¿Qué habrá dentro del edificio, además del NB4?
También habrá un NB2 y un NB3. En las visitas que realizamos a los laboratorios de nivel 4 en el extranjero, nos recomendaron construir un NB2, de ser posible del doble del tamaño del NB4.
¿Por qué?
Porque el NB2 se utiliza para preparar casi todo lo que se utilizará en los demás niveles. Su funcionamiento es mucho más sencillo y económico. No vale la pena utilizar un NB4 o incluso un NB3, que es el grado de seguridad requerido para tratar con el virus del covid-19, para realizar tareas de menor riesgo. En el proceso de desarrollo de una vacuna, por ejemplo, necesitamos probar el inmunógeno en un ratón. Recibiremos al animal y le inocularemos la vacuna en el laboratorio de nivel 2, al que se puede acceder sin necesidad de utilizar un traje especial completamente sellado, que recibe aire filtrado del exterior como ocurre en el nivel 4. El NB4 solamente lo utilizaremos si el animal vacunado fuera expuesto deliberadamente a un virus, para comprobar si la inmunización le confiere alguna protección, en un tipo de experimento llamado desafío. También se pueden preparar cultivos en el nivel 3 y llevarlos luego al nivel 4 para realizar experimentos.
¿Cuál es la ventaja de tener un NB4 junto a Sirius?
La ventaja consiste en que nos permitirá realizar una serie de estudios y análisis con los patógenos más peligrosos que conocemos en un solo lugar. Hicimos un análisis para ver cuántas líneas de luz sincrotrón tendría sentido tener con Orión y llegamos a la conclusión de que se necesitarían tres: una para realizar tomografías de células individuales, para visualizar cómo los virus y otros patógenos modifican la estructura celular; una segunda línea para tomografías de tejidos y órganos, no necesariamente a nivel intracelular, pero capaz de visualizar, célula por célula, cómo se producen los daños y se propagan una enfermedad o un patógeno; y, por último, una tercera línea de luz dedicada al estudio de la evolución de las enfermedades en modelos animales vivos. Son tomografías con una resolución muy superior a las que se realizan con una máquina de laboratorio.
Cuéntenos algo más sobre su trayectoria, querría saber cómo surgió su interés por la ciencia.
Nací en São Paulo, pero mis padres, que eran empleados públicos, se mudaron a Brasilia entre 1963 y 1964. Yo era un bebé de 7 meses y me crie allá. Mi papá era taquígrafo y mi mamá bibliotecaria de la Cámara de Diputados. Era la época del auge del programa espacial estadounidense que llevaría al hombre a la Luna en 1969. La ciencia y la tecnología eran algo diferenciado. A mi papá le gustaban estas cosas y yo escuchaba conversaciones sobre el tema en casa. Por entonces, la gente iba a los kioscos de revistas y recuerdo que me regalaron un kit de ciencias que contenía distintos experimentos de física y química. Con la ayuda de mi padre, mi hermano [el físico Antônio Carlos Roque da Silva Filho] −que me lleva un año− y yo hacíamos los experimentos. En 1981 mi hermano vino a estudiar física en la Unicamp [Universidad de Campinas]. Yo vine con él para hacer un cursillo preparatorio con la idea de estudiar ingeniería. Pero la física me pareció más interesante e ingresé a la Unicamp en 1983.
¿Qué estudiaba antes de ir a trabajar al sincrotrón?
Comencé a desarrollar mi carrera científica haciendo simulaciones computacionales, en estrecha colaboración con el físico Adalberto Fazzio [actual director de la Ilum – Escuela de Ciencia, del CNPEM]. Armamos un grupo de trabajo e inicialmente llevamos a cabo algunos estudios en el área de materiales semiconductores. Pero poco después surgió con fuerza el campo de la nanotecnología. Quienes no realizaban investigaciones en este campo entre finales de la década de 1990 y principios de la de 2000 se quedaban estancados. Hice mi carrera en la USP y creo que tuve una buena productividad utilizando las técnicas de cálculo computacional para estudiar materiales a escala nanométrica. Esto hasta que me cedieron a tiempo completo al LNLS en 2009.
Este artículo salió publicado con el título “José Roque: De Sirius a Orión” en la edición impresa n° 352 de junio de 2025.
Republicar