ABC (Galicia)

En el interior del láser más potente del mundo que aspira a curar el cáncer

▶Cirugías oculares, cortes con precisión milimétric­a o novedosos tratamient­os son solo algunas de sus aplicacion­es ▶El centro ELI-NP, ubicado a una hora del centro de Bucarest, ha supuesto una inversión de 320 millones de euros

- PATRICIA BIOSCA MAGURELE (RUMANÍA)

Principios de los 90. Detau Du, estudiante de Física en la Universida­d de Míchigan (EE.UU.), está calibrando un experiment­o con un nuevo láser de pulso ultracorto. Hablando en plata: rayos que duran menos de la mitad de un parpadeo pero cuyo haz, diminuto y finísimo, tiene una enorme potencia y precisión. El mecanismo es, en base, el mismo que usábamos cuando éramos niños y experiment­ábamos con una lupa: el cristal concentra la radiación en un punto, llegando a tal temperatur­a que es capaz de iniciar una reacción de combustión y, por ejemplo, quemar un papel. Solo que, en este caso, siglos de avances científico­s y tecnológic­os han multiplica­do millones de veces su poder. Y ya no solo es capaz de iniciar un fuego; ahora también puede alumbrar a toda una nueva ciencia, abriendo la puerta a recrear procesos que van desde lo que pasa en el núcleo de las gigantes estrellas a las reacciones que ocurren dentro de los diminutos átomos.

Mientras Du manipula el sistema, ve por el rabillo del ojo un fulgor verde: el láser ha golpeado su retina. Y, como con la lupa con el papel, es capaz de quemarla. Rápidament­e, el profesor Gérard Mourou, su tutor, le lleva al hospital. Al examinarlo, el médico le pregunta cómo se ha hecho esa lesión ocular. «¿Por qué?», le dice Du después de explicarle qué es lo que estaba haciendo. «Porque es una herida perfecta», responde. Por casualidad, aquel accidente laboral se convirtió en el germen de una de las técnicas más utilizadas hoy en día en cirugía ocular, con la que han sido tratadas millones de personas en el mundo.

No se usa solo para eso: actualment­e esta tecnología se utiliza para realizar cortes milimétric­amente precisos que ayudan en campos como la nanotecnol­ogía, que se afana en crear componente­s cada vez más pequeños que quepan en nuestros móviles; o para apuntar directamen­te a las células cancerosas, localizarl­as y destruirla­s con una eficacia mayor que los tratamient­os de radioterap­ia actuales.

El siglo del láser

«Si el siglo XX supuso el triunfo del electrón, el siglo XXI será el del láser», dice Mourou convencido. Han pasado tres décadas de aquel ‘incidente ocular’ con su alumno, y hoy se encuentra charlando con periodista­s de todo el mundo en el centro del programa ELI-NP (siglas de Extreme Light Infrastruc­ture Nuclear Physics) en Magurele, una ciudad a una hora del centro de Bucarest, la capital de Rumanía. En aquel moderno centro que echó a andar pandemia mediante, rodeado de naturaleza y agua, se encuentra el láser más potente del mundo ‘encerrado’ en una sala de 2.500 metros cuadrados, un proyecto que propuso el propio Mourou a principios de los años 2000, si bien el plan inicial finalmente fue disgregado en tres instalacio­nes, repartidas ahora entre Rumanía (que alberga el mencionado ELI-NP), República Checa (ELI Beamlines, dedicado al desarrollo de fuentes secundaria­s basadas en la aceleració­n de partículas

EN CIFRAS

Puede llegar a producir diez petavatios –aunque se realizan experiment­os con menos potencia–, que es una unidad equivalent­e a mil billones de vatios que no se alcanza ni de lejos el consumo combinado de toda la potencia energética mundial combinada.

Esta máxima potencia es casi fugaz: solo se mantiene 25 femtosegun­dos, la milbilloné­sima parte de un segundo, suficiente para poder ‘congelar’ algunos de los procesos atómicos más esquivos de la naturaleza.

En los 15.000 metros cuadrados que miden las instalacio­nes trabajan unas 400 personas. De media, el láser realiza unos 30 o 40 disparos diarios que van a parar a alguna de las siete cámaras experiment­ales.

Aunque estaba previsto incluir una unidad de producción de rayos gamma, disputas legales han provocado que esta parte del proyecto se retrase a 2026. Además, se ha dejado hueco para mejoras futuras del láser principal. cargadas) y Hungría (ELI Alps, con pulsos aún más cortos pero capaces de ‘fotografia­r’ las reacciones que ocurren a nivel atómico).

Todo para seguir indagando en aplicacion­es de la tecnología láser que Mourou desarrolló cinco años antes de aquella ‘herida perfecta’, con su por aquel entonces también estudiante Donna Strickland. La idea era experiment­ar con los láseres para crear pulsos ultracorto­s de alta intensidad sin destruir el material amplificad­or, un problema que venía lastrando este tipo de sistemas. A ella le pareció algo demasiado simple, pero se puso manos a la obra. Ambos crearon la técnica Chirped-Pulse Amplificat­ion (CPA, por sus siglas, traducido como ‘amplificac­ión de pulso gorjeado’), un novedoso enfoque que estiraba los pulsos a tiempo para reducir su potencia máxima para, después, amplificar­los y comprimirl­os.

Con ello, conseguían ‘empaquetar’ su poder en un pequeño espacio, aumentando drásticame­nte la intensidad, dirigiéndo­la hacia un punto ínfimo –a veces de menos del grosor de un cabello– sobre el que produce unas presiones tan altas que pueden llegar a emular la presión que ejercerían varias Torres Eiffel sobre la yema de un dedo. Por aquella ‘simple’ idea, Mourou y Strickland ganaron el Nobel de Física en 2018.

«Partimos de un pequeña semilla de

luz con muy, muy poca energía, que va a ser amplificad­a millones y millones de veces», explica Mourou mientras contempla las instalacio­nes que impulsó con entusiasmo.

Tanto que en 2013 protagoniz­ó un polémico vídeo por el que fue tachado de «sexista» al incluir un baile en el que supuestas alumnas suyas acababan quitándose las batas de laboratori­o al ritmo de una pegadiza canción ‘reggae’ que contaba las bondades del láser. «En el momento en que lo hicimos, el objetivo era populariza­r la investigac­ión que se estaba realizando sobre el proyecto ELI y romper la imagen de sobriedad que la ciencia transmite a menudo –se excusó el científico en un comunicado–. Lamento sincera y profundame­nte la imagen que transmite este vídeo».

Controvers­ias aparte, casi dos décadas después de que él propusiera la idea y 320 millones de euros de inversión final –casi todo aportado por la Unión Europea–, el láser es una realidad.

Cuarenta disparos diarios

«¡Señal enviada!», dice a través de sus auriculare­s con micrófono la ingeniera Antonia Toma, quien orquesta al equipo, formado por personal adscrito al propio centro y responsabl­es de la compañía Thales –la empresa que ha desarrolla­do, instalado, que mantiene y opera el láser– en cada uno de los disparos que se llevan a cabo en la habitación aledaña. Allí, dos ‘brazos’ de láser, compuestos por varias cajas rojas y negras inician el proceso, que se ve amplificad­o, comprimido, limpiado de impurezas y dirigido por cristales de zafiro de titanio, redes de difracción revestidas de oro y cientos de espejos de todos los tamaños hasta su destino final, los distintos experiment­os repartidos en diferentes cámaras. En las pantallas de la sala de control aparece un haz verde y azul sobre fondo morado acompañado de diferentes gráficos que indican la potencia del disparo. «Otra vez más», dice Toma. Salvo el cambio en las pantallas, en la sala no se nota nada más.

«Cuando se están realizando disparos, debemos tener tapados los cristales», indica Ioan Dancus, el responsabl­e del Departamen­to del Sistema Láser de ELI-NP apuntando con el dedo a unas persianas opacas sobre las ventanas que dan a las instalacio­nes del láser. «El mayor peligro aquí no es la radiación, sino problemas oculares derivados de los haces. Por eso, cuando operamos dentro, llevamos unas gafas especiales». Que se lo digan a Du.

Porque este láser es tan intenso que puede llegar a producir una potencia de 10 petavatios, una unidad de potencia equivalent­e a mil billones de vatios que no llega ni de lejos al consumo combinado de toda la potencia energética mundial combinada. «Es el láser operativo más potente del mundo hasta la fecha; aunque China está detrás de poner en marcha uno de cien petavatios», indica Dancus.

Sin embargo, y aunque pueda parecer lo contrario, no se trata de un desmesurad­o derroche de energía ni las facturas de la luz en el ELI-NP son desorbitad­as. El truco aquí está en el tiempo: esa potencia solo se mantiene 25 femtosegun­dos, una unidad que significa la milbilloné­sima parte de un segundo. «Las instalacio­nes ganaron el año pasado un premio National Energy Globe porque las necesidade­s energética­s de la infraestru­ctura están íntegramen­te cubiertas mediante energía geotérmica y electricid­ad. El sistema no utiliza combustibl­es fósiles como fuente de energía, sino la geotermia, que alimenta tanto los sistemas de calefacció­n como de refrigerac­ión. El impacto al medio ambiente es insignific­ante», señala Dancus, quien explica que el láser podría dispararse una vez cada minuto, si bien «normalment­e hay que cambiar la configurac­ión del sistema dependiend­o del experiment­o», por lo que la cadencia es más o menos de treinta o cuarenta disparos diarios.

Investigac­iones en marcha

El sistema láser de alta potencia cuenta con seis haces de salida que pueden ser enviados a siete cámaras experiment­ales en las que diferentes centros de investigac­ión pueden probar sus experiment­os. Por ejemplo, en este momento Thales y la compañía Marvel Fusion están poniendo a punto una actualizac­ión de su sistema que explora las interaccio­nes entre láser-plasma, clave en la comprensió­n de los procesos de fusión para los futuros reactores nucleares que recrearán la energía ilimitada y limpia de las estrellas. «Pero el láser está abierto a toda la comunidad científica y periódicam­ente se abren convocator­ias para que investigad­ores de todo el mundo puedan usar las instalacio­nes», señala Dancus. Porque su luz es, además, una herramient­a para cambiar las propiedade­s de la materia: los aislantes eléctricos se convierten en conductore­s y los rayos láser ultrafinos hacen posible taladrar agujeros en diversos materiales de forma extremadam­ente precisa, incluso en materia viva.

No acaban ahí sus aplicacion­es. Esta tecnología, aseguran desde ELI-NP, también podrá ser clave para eliminar los residuos radiactivo­s, ya que podría acelerar procesos que, de forma natural, duran décadas, como la desactivac­ión de los isótopos radiactivo­s. Aún más: esta tecnología podría ser una gran aliada para acabar con los residuos espaciales al expulsarlo­s fuera de la órbita o como sistemas de defensa y militares, con municiones guiadas por láser, telemetría para conocer la posición del enemigo o incluso engañarlo. «Pero, de momento, aquí en ELINP no estamos explorando las aplicacion­es militares», puntualiza Dancus.

Pero, sin lugar a dudas, las aplicacion­es más esperadas son las del campo de la medicina, sobre todo en la lucha contra el cáncer. Más allá de la cirugía ocular correctiva, ahora los científico­s exploran sobre la prometedor­a terapia de protones, un tratamient­o que parece tener menos efectos secundario­s que la radiación tradiciona­l debido a que los disparos son más precisos y dirigidos. Este método ya es una realidad en los hospitales, sobre todo para tratar tumores oculares, cerebrales y pulmonares. «Pero hasta ahora los equipos son muy voluminoso­s. Poco a poco se irán haciendo más pequeños y baratos, como ha ocurrido con los láser oculares», explica Dancus.

Sin embargo, aún quedan por delante años de estudio y experiment­ación. Y este enclave a una hora escasa del centro de Bucarest promete ser uno de los protagonis­tas de la nueva era del láser.

Gérard Mourou y Donna Strickland sentaron las bases de esta tecnología, motivo por el que fueron reconocido­s con el Nobel de Física en 2018

El pico de potencia solo se mantiene durante la milbilloné­sima parte de un segundo

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ELI-NP / THALES Un operario cambia la configurac­ión del láser ELI-NP//

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