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Del laboratorio a lo cotidiano: La física de partículas en nuestras vidas

Del laboratorio a lo cotidiano: La física de partículas en nuestras vidas

por Viani Suhail Morales Guzmán | Jun 30, 2024 | Espejo, No. 10 Semillas de la realidad

Imagina un mundo tan pequeño imposible de ver incluso con los microscopios más potentes, en el cual las leyes de la física se difuminan y dan paso a fenómenos extraños y fascinantes. Este es el universo de la física de partículas, que estudia cuáles son los bloques fundamentales que construyen todo y cómo lo hacen. La física de partículas no se queda en los laboratorios y aceleradores, su impacto se extiende mucho más allá de los experimentos científicos.

Una de las áreas más beneficiadas por la física de partículas es la medicina. Alrededor del mundo se utilizan aceleradores que producen rayos X, protones, neutrones o iones pesados, gracias a los cuales millones de personas reciben diagnósticos y tratamientos para mejorar su salud. Tal es el caso de la terapia de protones, un tratamiento de radiación altamente preciso para tumores. 

Los protones se separan de átomos de hidrógeno y se apresuran en un acelerador de partículas. En comparación con otros métodos, se enfoca más energía en el tumor, con menos radiación para el tejido sano. Se estima que los aceleradores médicos han tratado a más de 30 millones de personas.

La física de partículas es una fuente inagotable de avances que transforman nuestra vida diaria.

Otra aplicación de la física de partículas es la tecnología utilizada en los escáneres de tomografía por emisión de positrones (PET), tecnología que se originó directamente a partir de detectores sensibles a la luz, diseñados inicialmente para experimentos de física de partículas. Los escaneos PET sirven para medir la actividad metabólica de las células de los tejidos del cuerpo, y se usan principalmente para pacientes con condiciones del corazón o del cerebro y con cáncer. 

¿Cómo funcionan? Se inyecta una pequeña cantidad de sustancia radiactiva al paciente, esta sustancia decae1, dando lugar a la formación de positrones; estos reaccionan con los electrones alrededor suyo y producen fotones que son detectados por las cámaras PET, las cuales son capaces de crear imágenes tridimensionales del área de interés en el cuerpo del paciente para inferir cómo están trabajando las células.

Existe un tipo de acelerador de partículas que ha cambiado nuestras vidas por completo. Me refiero a los maravillosos sincrotrones, que aceleran partículas cargadas en trayectorias circulares. Estos fueron construídos inicialmente para estudiar colisiones entre partículas; sin embargo, los investigadores notaron que producían radiación con propiedades únicas, conocida como luz sincrotrón, que se usa para iluminar objetos, observar cómo interactúan con esta luz y, con base en esto, obtener conclusiones muy detalladas acerca de sus propiedades.

El universo de lo diminuto tiene un impacto gigante en nuestra existencia.

Los sincrotrones tienen mención honorífica entre las grandes máquinas que han cambiado el mundo: avances como los microprocesadores de computadoras y teléfonos inteligentes, tecnologías de energía limpia y medicamentos innovadores son solo algunos ejemplos de los logros que éstas máquinas han impulsado. Gracias a la investigación en sincrotrones, se observó la estructura del virus del COVID-19 y, con ello, se generaron las vacunas que tantas vidas han salvado.

Otro de los descubrimientos trascendentales estudiados con luz sincrotrón es la magnetorresistencia gigante (MRG). Imagina un cambio tan pequeño que casi ni se nota, pero que tiene un poder enorme. Así funciona la MRG, un fenómeno donde la resistencia eléctrica de un material cambia drásticamente en presencia de un campo magnético. Si bien la MRG se utiliza principalmente en sensores de campo magnético para discos duros y computadoras, su alcance es mucho más amplio: desde aplicaciones en la industria aeroespacial y automotriz, pruebas no destructivas de materiales, la brújula en teléfonos móviles hasta técnicas biomédicas. El mundo tecnológico moderno tal como lo conocemos no sería posible sin el descubrimiento de la magnetorresistencia gigante.

La física de partículas, ese campo de estudio que parece tan alejado de lo cotidiano, es en realidad una fuente inagotable de avances que transforman nuestra vida diaria. Desde las comunicaciones que nos permiten estar conectados con el mundo, hasta las herramientas médicas que salvan vidas, la física de partículas tiene un impacto directo y tangible en la sociedad. En pocas palabras, el universo de lo diminuto tiene un impacto gigante en nuestra existencia.

Viani Suhail Morales Guzmán

Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM

  1. Decaimiento radiactivo: proceso por el cual un núcleo atómico inestable pierde energía emitiendo radiación.
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