Alba

La investigación bioquímica, la biología estructural y las empresas de la industria farmacéutica necesitaban un microscopio muy superior al óptico y al electrónico para observar la estructura de las proteínas. Este tipo de microscopio se llama de sincrotrón y el recientemente inaugurado en España recibe el nombre de ALBA.

No debemos confundir un sincrotrón como el ALBA con los destinados a la física de partículas, el más importante de los cuales es el LHC de Ginebra. En este tipo de sincrotrones dos partículas con carga colisionan entre sí, mientras en el ALBA las colisiones entre partículas no interesan y se aprovecha lo que en el ciclotrón y otros sincrotrones es una pérdida energética: la emisión tangencial de luz.

En ALBA, las partículas con carga giran siguiendo trayectorias circulares mientras aceleran y, simultáneamente, producen radiación electromagnética sincrótrónica, luz tangencial, y rayos X de longitud de onda muy corta para iluminar una estructura molecular, en concreto una estructura molecular o un cristal de proteína. Esta emisión tangencial de luz se conoce, desde los años 70, gracias al sincrotrón de Hamburgo con el que se bombardearon pequeñas muestras biológicas para conocer su estructura tridimensional.

El sincrotrón

Para lograr un microscopio mucho mejor que el electrónico ha sido necesario conseguir una longitud de onda cortísima. El primer intento se llamó ciclotrón y se inventó en 1931. ALBA, por tanto, desciende del primer ciclotrón de 1 MeV, construido por Ernest Lawrence en Berkeley, California, en 1932.

En el ciclotrón la partícula cargada, electrón o protón, recorre una órbita circular mientras acelera en un campo magnético uniforme perpendicular a la trayectoria de la partícula. Las cargas aceleradas en trayectoria curva pierden constantemente energía, pero las cavidades de radiofrecuencia reponen la energía perdida. Son necesarios intensos campos magnéticos perpendiculares al haz de electrones para convertir la energía de la partícula en luz electromagnética. El ciclotrón tiene un tope de potencia que no puede rebasar, logrando acelerar protones a unos 600 MeV. Para superar ese tope energético se diseñó el sincrotrón.

El sincrotrón es, por tanto, un microscopio capaz de acelerar electrones en un campo magnético variable con el tiempo y según órbitas circulares de radio casi constante. Un anillo de electroimanes obliga a las partículas aceleradas a seguir una trayectoria circular y el campo magnético tiene un gradiente radial para producir el enfoque. La aceleración de los electrones se produce gracias a un sistema de electrodos a los que se aplica una frecuencia variable escogida para mantener constante el radio de la órbita, y esto se consigue al conservar el sincronismo entre la frecuencia de revolución de los electrones en su órbita y la frecuencia del voltaje de aceleración. Dicha acción se llama estabilidad de fase.