De vuelta al Sincrotrón Alba
El 13 de mayo de 2025, una quincena de estudiantes del Grado en Tecnologías Industriales y Análisis Económico (UPC y UPF) visitó el Sincrotrón Alba. Los estudiantes eran de primer año y se habían trasladado hasta Cerdanyola del Vallès.
La visita se realiza regularmente en marco de las visitas a empresas que se organizan desde la coordinación académica del grado, dirigida por el profesor Joaquim Minguella. El objetivo es complementar los aprendizajes básicos de los estudios y dar a conocer a los futuros ingenieros e ingenieras las realidades científicas e industriales al alcance. Igualmente, es oportuno conocer el estado del arte de esta importante tecnología.
La llegada
Alba tiene la consideración de una gran infraestructura científico-técnica. Es un complejo de aceleración de electrones: produce luz de sincrotrón y permite, entre otros aplicaciones, visualizar la estructura atómica y molecular de los materiales y estudiar sus propiedades. Como recurso científico y técnico, tiene un gran potencial de aplicación en numerosos campos de la investigación científica y de la industria.
El grupo de estudiantes fue al Sincrotrón acompañado por el profesor Josep Sempau del Departamento de Física de la ETSEIB y del Instituto de Tecnologías de la Energía. Una vez allí, fue recibido en la entrada por el jefe de la división de aceleradores del Sincrotrón, el doctor Francis Pérez. Tras las preceptivas identificaciones, el grupo de asistentes vio un vídeo introductorio.
Así, los estudiantes ya supieron, entre otras informaciones impactantes, que la misión del Sincrotrón es generar luz para tener información sobre la materia, que pasan por él unos 3.000 investigadores / año y que los electrones del haz de luz dan un millón de vueltas por segundo al túnel del Sincrotrón. Posteriormente, comenzó la visita.
En el Sincrotrón se produce un haz de luz muy intensa y muy estable. En torno al haz de luz, se pueden hacer, a día de hoy, hasta trece experimentos a la vez, en paralelo. Así, científicos de disciplinas muy diferentes trabajan a la vez. Esta simultaneidad facilita que los investigadores se puedan hacer preguntas sobre las investigaciones que llevan a cabo.
Aproximación al funcionamiento
El haz de luz es emitido por los electrones que circulan a casi la velocidad de la luz dentro de un tubo de vacío. El vacío es necesario para que los electrones no choquen con las partículas de aire. ¿Cómo se consigue acelerar el haz de electrones hasta casi la velocidad de la luz? Para ello hacen falta dos pre-aceleradores que por etapas aumentan la velocidad de los electrones con campos electromagnéticos, con el uso de electroimanes y de cavidades de radiofrecuencia.
La función de los electroimanes es curvar la trayectoria del haz de electrones y la de las cavidades, darles energia. La luz del sincrotrón se emite a los electroimanes curvadores, pero también a unos dispositivos llamados de inserción. Así, un conjunto de dispositivos de inserción, debidamente situados a lo largo del túnel circular, consigue que los electrones circulen haciendo curvas, exactamente como si hicieran slalom. Al curvar continuamente la trayectoria del haz de electrones, se consigue incrementar la intensidad de la luz. Sin embargo, también hacen falta electroimanes para corregir las oscilaciones de los electrones, para que no se desvíen de su trayectoria orbital.
Del túnel circular de aceleración (acelerador de partículas), que marca la estructura de la instalación, salen trece líneas de experimentos que aprovechan el haz de luz sincrotrón. La luz de sincrotrón contiene un rango energético muy ancho, desde el infrarrojo hasta los rayos X. Cada experimento aprovecha la parte que le interesa para su técnica experimental. Así, cuando el haz de luz ilumina la materia a estudiar, puede haber diferentes procesos: absorción de la luz, refracción, fosforescencia… Es así como se puede determinar la estructura y composición de la materia.
La organización de la investigación
Cada seis meses se hace un llamamiento (call) para acoger proyectos de investigación en el Sincrotrón. Cuando se reciben las propuestas, son evaluadas por un comité científico externo al Sincrotrón y las califica mediante una rúbrica. Si recibe la calificación A+, se acepta el proyecto. Es importante el proceso de selección de las propuestas. Utilizar las instalaciones del Sincrotrón implica, en términos prácticos, recibir una financiación. A cambio, estas propuestas aceptadas deben publicar los resultados de su investigación, haciéndolos accesibles al resto de la sociedad.
Ahora bien, si una empresa privada quiere emplear el Sincrotrón para sus necesidades de I+D+I, debe soportar un coste. Este coste se sitúa en torno a los 600 €/hora y se deben contratar un mínimo de ocho horas. Accediendo así al Sincrotrón, se garantiza la propiedad de los datos obtenidos sin la obligación de hacerlos públicos.
El Sincrotrón está oficialmente considerado como gran infraestructura científico-técnica y, por lo tanto, está sostenida con fondos públicos. En consecuencia, a las empresas privadas se les cobra el uso del Sincrotrón a un precio y no se genera ningún margen de negocio. Cabe decir, sin embargo, que la gran mayoría de usuarios del Sincrotrón ya son proyectos de investigación financiados también con fondos públicos con aplicaciones industriales. En algunos casos,los proyectos ya cuentan con la participación de empresas.
Los grupos de científicos que vienen al Sincrotrón en principio trabajan autónomamente. Ahora bien, tienen un apoyo de acogida y técnico, con un nivel más básico y un nivel más experto. Sin embargo, el desarrollo del experimento corre a su cargo.
Las aplicaciones de la investigación
De hecho, la empresa es sólo el 3% de los «clientes» del Sincrotrón. Más concretamente, el sector más que usa el Sincrotrón es la industria farmacéutica. También hay industria química, como por ejemplo en el estudio de los efectos físicos de las partículas del agua en la limpieza de la ropa. Otro caso que también usa el Sincrotrón es la industria del cemento. De hecho, las aplicaciones de la luz de sincrotrón son conocer la estructura interna de la materia o la microscopia de las células. Igualmente, determinar la composición de pequeñas partes por millón en un medio como, por ejemplo, estudiar los contaminantes del plomo en las hojas.
Las aplicaciones son infinitas. Así, en una ocasión también se analizó muestras extraídas de un retablo del Monasterio de Pedralbes para detener su degradación. Hecho el análisis, se descubrió que el agente causante era un hongo. A partir de ahí, se fumigó para restaurar las pinturas posteriormente. Otras aplicaciones han sido para conocer con exactitud los componentes de aguas contaminadas para facilitar su depuración.
Algunas informaciones clave
A lo largo de la visita, los estudiantes del GTIAE reciben mucha información y muy relevante. A continuación reproducimos algunos datos que ayudan a captar la relevancia del Sincrotrón.
- Inaugurado en el año 2010, el Sincrotrón Alba tuvo un coste de 210 M€.
- 5-6 millones €/año es el coste de la factura de la electricidad que consume el Sincrotrón.
- Procedencia de los equipos investigadores: 65% del estado español, 25% del resto de Europa y el resto es de diferentes orígenes de todo el mundo.
- Se está ampliando las líneas de experimentos ahora en marcha: de trece se pasará a quince, lo que permitirá hacer más experimentos en paralelo.
- La estructura del edificio está aislada de la estructura que soporta el acelerador circular para evitar la posible distorsión en el haz de luz de las vibraciones. En su construcción se tuvieron en cuenta los posibles movimientos sísmicos, así como las vibraciones de la autopista. Además, los cimientos sobre los que apoya la estructura que soporta el acelerador de partículas tienen un grosor de tres metros.
- El acelerador tiene una ethernet propia por seguridad (por ejemplo, para evitar ciberataques) y se puede controlar remotamente.
- Toda la instalación está a 23 grados, más menos 0,1 grado, para mantener la estabilidad de las estructuras de la instalación. La humedad relativa se mantiene baja, entre el 50 y el 60%. Por lo tanto, se cuenta con un sistema de aire acondicionado.
Ingeniería, gestión de costes e investigación
La mayor conclusión de la visita al Sincrotrón Alba es descubrir que también hay lugar para los graduados del GTIAE en infraestructuras científico-técnicas. De hecho, ya hay ingenieros que trabajan en ellos y realizan tareas de diseño, cuidado y mantenimiento de las instalaciones. También participan prestando apoyo técnico a los equipos que llevan a cabo las investigaciones. Además, de manera transversal, en la gestión del Sincrotrón también es clave la gestión de costes, es decir, la gestión económica.
Adicionalmente, en el Sincrotrón Alba hay plazas disponibles para hacer las prácticas extra curriculares del GTIAE. Esta es una buena opción para los jóvenes que sienten su vocación en la intersección entre ingeniería, gestión de grandes instalaciones e investigación. Sin duda, una opción bastante interesante.
Muchas gracias al equipo del Sincrotrón Alba que acogió a los estudiantes del GTIAE.
Una visita imprescindible que, no cabe duda, desvelará nuevas vocaciones.
