LA LUZ DE SINCROTRÓN DESCUBRIR LA ESTRUCTURA DE LA

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La luz de sincrotrón
descubrir la estructura
de la materia
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Sebastián Grinschpun
La luz de sincrotrón
descubrir la estructura
de la materia
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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
sp@uab.cat
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.
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«Light
Light
The visible reminder of Invisible Light.»
T. S. Eliot
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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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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La luz invisible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
El zumbido del Universo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Un sincrotrón gigante ahí afuera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
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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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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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 . . . . . . . . . . .
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Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
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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
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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
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