LA LUZ DE SINCROTRÓN DESCUBRIR LA ESTRUCTURA DE LA
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La luz de sincrotrón descubrir la estructura de la materia LuzInvisible.indd 3 05/02/16 10.51 LuzInvisible.indd 4 05/02/16 10.51 Sebastián Grinschpun La luz de sincrotrón descubrir la estructura de la materia 13 LuzInvisible.indd 5 05/02/16 10.51 Director de la colección: Gonzalo Pontón Gijón Consejo asesor: José Manuel Blecua Fàtima Bosch Victòria Camps Salvador Cardús Ramon Pascual Borja de Riquer Joan Subirats Jaume Terrades © del texto: Sebastián Grinschpun, 2016 © de esta edición: Edicions UAB, 2016 © de la imagen de la cubierta: Synchrotron Soleil and Chaix & Morel et associés / CC-by Edicions UAB Servei de Publicacions de la Universitat Autònoma de Barcelona Edifici A 08193 Bellaterra (Cerdanyola del Vallès) Tel. 93 581 10 22 [email protected] www.uab.cat/publicacions ISBN: 978-84-945163-0-6 Depósito legal: B.3272-2016 Impreso por Gràfiques JOU, SL Impreso en España – Printed in Spain No se permite la reproducción total o parcial de este libro, ni su incorporación a un sistema informático, ni su transmisión en cualquier forma o por cualquier medio, sea este electrónico, mecánico, por fotocopia, por grabación u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de los titulares del copyright. LuzInvisible.indd 6 09/02/16 13.58 «Light Light The visible reminder of Invisible Light.» T. S. Eliot LuzInvisible.indd 7 05/02/16 10.51 LuzInvisible.indd 8 05/02/16 10.51 Índice Prólogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 El interior de las cosas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bajo la lupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¿Qué es esa luz? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La imagen más importante del siglo xx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Una ciudad en miniatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Resolver el puzle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Más allá del átomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Disparar al vacío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¡Más madera! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dr. Jekyll y Mr. Hyde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chispazos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Menos potencia, más control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Contra el enemigo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La época dorada de los aceleradores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . De nuevo, ¿qué es esa luz? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Los hermanos mayores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Treinta mil aceleradores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 16 20 22 25 28 32 35 38 40 42 45 49 51 54 56 58 La luz invisible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 El zumbido del Universo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Un sincrotrón gigante ahí afuera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 9 LuzInvisible.indd 9 05/02/16 10.51 10 LA LUZ DE SINC ROTRÓ N Una luz importante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Electrón protagonista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Inventos sin explicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¿Qué viaja por el cable? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Electrones que cruzan el mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cómo cambiar el mundo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A través del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . De nuevo, los electrones son protagonistas . . . . . . . . . . . . . . . . La radiación de sincrotrón, en papel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Se hizo la luz (sincrotrón) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Especial por muchas razones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El baile de electrones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 69 70 72 74 77 79 82 83 84 86 89 La fábrica de diez mil millones de soles . . . . . . . . . . . . . . . . 91 El laboratorio del control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 De viaje por el acelerador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 La imagen real que vale lo que mil fórmulas . . . . . . . . . . . . . . 100 (Cómo superar) un mundo imperfecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Lejos del mundanal ruido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Un corazón de rubidio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 La orquesta del ritmo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Encender la luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Un vibrador de medio millón de euros . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 El camino del fotón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 El diálogo con la materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Y al final, datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Recorrer el sincrotrón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Una máquina de respuestas y soluciones . . . . . . . . . . . . . . El secreto de la vida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Entre la biología y la física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Encajar las piezas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Copiar la naturaleza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Una herramienta para todos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Iluminar el pasado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Luz sobre la Luna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Buscar el origen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Catedrales y hospitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nuevos materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LuzInvisible.indd 10 121 124 126 128 130 132 133 136 138 139 140 05/02/16 10.51 Índice 11 El motor del cambio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 La química en el arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Dialogar con los átomos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Epílogo: tecnologías de la luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El juego sin fin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Luz por todas partes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El futuro de los sincrotrones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Al fondo de la materia, a la derecha del arco iris . . . . . . . . . . . 151 151 154 156 158 Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 LuzInvisible.indd 11 05/02/16 10.51 LuzInvisible.indd 12 05/02/16 10.51 Prólogo ¿Qué es un sincrotrón? y ¿para qué sirve? son preguntas que la mayoría de nosotros nunca nos habríamos formulado hasta hace pocos años. Posiblemente ni siquiera éramos conscientes de la existencia de estas máquinas, pero esa percepción cambió de repente en nuestro país en 2010 con la inauguración oficial del sincrotrón Alba. Este libro habla de la génesis de este sincrotrón, situado en Cerdanyola del Vallès junto al campus de la Universitat Autònoma de Barcelona. En este punto quisiera mencionar los nombres de los doctores Joan Bordas Orpinell y Ramon Pascual de Sans, que fueron capaces de aglutinar personas y esfuerzos para conseguir la instalación, construcción y puesta en marcha de esta importantísima infraestructura científica en nuestro país. Pero la lectura de este libro es también un agradable paseo por la historia de la ciencia, especialmente la relacionada con la física de las radiaciones. De forma muy amena, a través de su lectura vamos hallando las respuestas a las preguntas que hemos planteado al inicio de este prólogo, pero este paseo también nos despierta la curiosidad por todo aquello relacionado con la generación de las radiaciones y sus múltiples aplicaciones, mayoritariamente cotidianas. Sin embargo, este libro no tan solo muestra y describe qué es un sincrotrón, sino que además hace fácilmente comprensible su funcionamiento y cuáles son sus posibles aplicaciones. Cumplir este objetivo es una excelente contribución al mundo de la divulgación científica, ya que permitirá desmitificar la idea de que es un instrumento diseñado exclusivamente para 13 LuzInvisible.indd 13 05/02/16 10.51 14 LA LUZ DE SINC ROTRÓ N que sea utilizado por los físicos. En realidad, y tal como explica el libro, cuando vamos conociendo el funcionamiento y la utilidad práctica del sincrotrón constatamos que sus usuarios son científicos de disciplinas tan alejadas como la historia del arte, la arqueología, la paleontología, la química, la medicina o la biología, entre muchas otras. Por otra parte, en nuestro país, que dispone de una infraestructura tan valiosa como esta, el conocimiento general sobre el sincrotrón casi debería ser una asignatura troncal. Nuestros científicos deberían preguntarse de forma sistemática: ¿Qué experimentos puedo hacer yo en Alba para mejorar los resultados de mi investigación? Creo que la lectura de este libro es un buen paso para lograr esta conciencia, y gracias a su amena lectura y rigurosidad estoy seguro de que acabará siendo de lectura obligatoria en muchos ámbitos formativos. Manel Sabés Xamaní LuzInvisible.indd 14 05/02/16 10.51
