Cuando pensamos en radiación son frecuentes las imágenes de escenarios donde ondas electromagnéticas nos alcanzan y pasan cosas terribles. Bien sabemos de los eventos catastróficos en los que la radiación ha causado tragedias, como el accidente nuclear de Fukushima o la muerte de Marie Curie debido a la exposición prolongada a elementos radiactivos, cuyo descubrimiento hizo famoso su trabajo.
Pero la radiación no es buena ni mala; es un fenómeno de la naturaleza que convive con nosotros y hace parte de los mecanismos que mantienen vivo el planeta. Sin radiación, el sol no funcionaría como lo hace para para generar los diferentes tipos de energía que sustentan la vida en el planeta, como la radiación infrarroja, que permite calentarnos.
El profesor Alfonso Leyva de la Pontificia Universidad Javeriana y el profesor Edwin Munévar de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas trabajan desde hace varios años en desarrollar aplicaciones biofísicas de la radiación de neutrones en Colombia.
El contexto biológico de la radiación
En 2013, gracias al físico José Antonio Sarta Fuentes, el profesor Alfonso Leyva escuchó por primera vez las palabras neutrón y cáncer en una misma frase. En ese año Leyva también fue invitado a ser docente de la maestría en Física Médica de la Pontificia Universidad Javeriana. Esto le permitió comenzar a ver nuevas posibilidades de investigación en el contexto biológico de la radiación.
Por recomendación de Sarta, el profesor Leyva aceptó crear una materia electiva de Radiación Neutrónica y, junto a Edwin Munévar, profesor e investigador de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, crearon un programa que integró elementos computacionales en el estudio y aplicación de la radiación de neutrones.
Sarta tenía un sueño que inspiró a Leyva y a Munévar: construir un generador compacto de neutrones en Colombia; una máquina que, explica Leyva, cabe en una mesa de café y que puede desarrollar mucha ciencia y aplicaciones.
Vínculos a base de neutrones
Leyva y Munévar son dos físicos que han aprendido a colaborar para hacer avanzar proyectos conjuntos en un área del conocimiento en la que, consideran, no siempre es fácil mantener colaboraciones sin que los conflictos se atraviesen. En ese camino, han formado y apoyado estudiantes, así como también han gestionado otros aspectos cruciales de las dinámicas de la producción de conocimiento para socializar y fortalecer el trabajo que ambos han consolidado.
Llevar a la realidad la existencia de este dispositivo en Colombia no ha sido fácil. El proyecto ha enfrentado detractores y obstáculos que podrían desmotivar a muchos, pero en medio de la insistencia, los investigadores fueron invitados a escribir el artículo científico que narra los principales resultados científicos que hasta 2021 han obtenido desde el Grupo Física Teórica de la Pontificia Universidad Javeriana.
A partir de esta publicación, han sido invitados a conferencias para compartir su experiencia y las complejidades políticas y sociales que han sobrellevado en el país. Lo que ellos quieren, comenta Leyva, “es un pedazo de tubo que acelera un par de cositas, al que le pegan a un pedazo de metal de donde salen neutrones; este dispositivo cabe en una mesa, no es más”.
El generador compacto de neutrones
Hoy sabemos suficiente física para entender que “si hacemos chocar partículas cargadas contra un blanco metálico con aleaciones de litio o berilio, ese choque produce neutrones”, comenta el profesor Leyva, y conocemos también las posibilidades de aplicación al ser capaces de controlar este proceso.
El dispositivo, que durante su carrera han perseguido Leyva y Munévar, podría modular fenómenos físicos de diferente tipo para generar haces de neutrones listos para utilizar. El generador compacto de neutrones es un dispositivo compuesto por tres compartimientos conectados, en los que se utiliza gas deuterio para separar los neutrones de sus átomos mediante la generación de un campo eléctrico que recibe una corriente de alto voltaje.
Esto permite que solamente neutrones crucen a través de un bloque metálico que reduce su energía para luego dirigirse hacia un tubo delgado con la ayuda de una pequeña rendija llamada colimador (una especie de embudo sofisticado).
El avance más importante de la física de hoy, sostienen los investigadores, es la capacidad de dirigir y movilizar el haz de neutrones de la energía requerida hacia donde se necesite.
Usar los neutrones
Del generador compacto salen neutrones con la energía adecuada para usar en sistemas biológicos, por ejemplo, en el caso del cáncer: se enciende el generador y se producen los neutrones, similar al encender una máquina de rayos X antes de hacer una radiografía.
A la persona se le inyecta un medio de contraste, boro-10, que entra a las células afectadas; luego, se dirige un pequeño y preciso haz de neutrones que, cuando alcanzan las células cancerígenas son capturados por el boro-10. En esa captura de neutrones por parte del boro-10, que ya se encuentra localizado al interior de la célula, ocurre una reacción nuclear de baja energía. Los productos de la reacción nuclear afectan de forma directa el interior de la célula, convirtiéndose así en un tratamiento de alta precisión.
Otras aplicaciones biofísicas de la generación de neutrones incluyen la producción de radiofármacos, compuestos químicos que requieren activación con neutrones y son útiles para tratar diversas enfermedades. El espectro de aplicaciones de un generador compacto de neutrones puede ir desde el análisis de materiales y biomateriales hasta el de biomoléculas, explican los investigadores.
Y, lo más importante, se puede producir mucha más ciencia y tecnología gracias a la posibilidad de generar, capturar y empaquetar haces de neutrones. Esta iniciativa promete, además, la generación de toda una infraestructura técnico científica.
El reto de producir neutrones en Colombia
Las posibilidades que trae un dispositivo como el generador compacto de neutrones son amplias, a la vez que trae retos en gestión y movilización institucional, así como en política, que son difíciles de mantener.
La construcción de este dispositivo se estima en $1200 millones de pesos aproximadamente, “que es muy poquita plata para los proyectos típicos de regalías y mucha para los proyectos tradicionales, entonces siempre quedamos ahí en la mitad”, comenta Leyva, y agrega que pese a esto los avances en investigaciones nucleares de los últimos meses prometen rebajar ese costo a unos 50 millones de pesos.
Los investigadores han hecho avances importantes: han desarrollado los elementos teóricos y computacionales para saber que el ejercicio es viable y sus aplicaciones pueden ser reales; han procurado alianzas y financiación que han aprovechado y otras que también han perdido al no alcanzar las metas planteadas; también han lidiado con las controversias relacionadas con el manejo de la radioactividad y han seguido formando nuevas generaciones para que extiendan la conversación sobre el uso de neutrones a nuevas aplicaciones y contextos. “Esa máquina ya debería estar prendida en uno de estos salones”, comenta Leyva a lo que Munévar asiente, ambos coinciden en que hay que seguir insistiendo.