Dieter Richter: denontzat egokia izan daitekeen makina bat diseinatzeko elkartuko gara.

Roa Zubia, Guillermo

Elhuyar Zientzia

Neutroien dispertsioa zientziaren esparru askotan da erabilgarria. Neutroiak, ordea, ez dira errazak isolatzen. Erabiltzen den metodorik eraginkorrenari espalazio deritzo. Europan espalazio-zentro handi bat eraikitzeko proiektua da. Dieter Richter fisikaria polimeroen fisikan aditua da eta proiektu horren zientziaburua da.

G. ROA ZUBIA

Zer da zehazki Donostian landuko duzuena?

Gure helburua ESS proiektua zientziaren ikuspuntutik optimizatzen hastea da. Estazioaren ezaugarriak zeintzuk izango diren zehaztu behar dugu eta, azken batean, azeleragailuaren diseinua. Horixe izango dugu mintzagai Donostiako bileran. Erabakia aurtengo lehen seihilekoan hartuko da.

Zein izango da proiektuaren hurrengo urratsa?

Aurten makinaren zehaztasunak definitu behar ditugu. Hona etorriko den jendea Europako eta Estatu Batuetako zientzialari bikainak dira. Makina egiteko prozesuaren arazoei irtenbiderik hoberena aurkitzen saiatuko dira. Neutroiak zientziaren arlo askotako aplikazioetarako erabil daitezke, hots, kimikan, geologian, material berrien garapenean, eta abar. Zientziako arloak zortzi multzotan banatu ditugu. Talde bakoitzeko adituek espalazioaren proiektua esparru horretarako landu zuten eta orain denak elkartuko gara interes guztien arteko konpromisoa hartzeko eta horren arabera, denontzat egokia izan daitekeen makina bat diseinatzeko.

Ba al dago lehiarik Estatu Batuetan garatzen diren espalazio-proiektuekin?

Bai. Estatubatuarrek eta japoniarrek zentro handi bat eraikitzeko erabakia hartu zuten. Zentro hori 2006an prest izango dute, europarrena baino lehenago. Europarrok orain hasi gara eta, beraz, beraien atzetik gabiltza. Dena dela, estatubatuarren proiektuaren burua etorriko da aholkularitza-lan hori egitera.

Europan beste bi espalazio-zentro daude.

Bai. Bata, ISIS laborategia Londrestik gertu dago eta bestea Suitzan. Ingalaterrako zentroan sortutako neutroiak berrerabiltzen dira protoi-sortak ateratzeko. Oso metodo eraginkorra da. Suitzan, ordea, azeleragailua modu jarraituan dute, hau da, sortzen diren neutroiak ezin dira berrelikatu. Ahalmen handikoa da. Seguru asko, berrelikatzerik izango balute ez genuke ESSa eraiki beharrik izango.

Espalazioaren prozesuak espektroskopian gertatzen denarekin ba al du antzekotasunik?

Supereroaleez neutroiak azeleratzeko hodi luzearen unitate bat.
ESS

Nolabait baietz esan daiteke, batez ere espektroskopian elektroiak atomoen egituraren barruan duten jokabidea kontuan hartzen badugu. Espektroskopian elektroi bat geruza batetik bestera pasarazten duzu. Hemen gauza bera egiten duzu baina nukleoan. Energia handiko protoia bidaltzen zaio nukleoari eta, ondorioz, kitzikatu egiten da. Oso energia handiko kitzikapena denez, nukleoa desintegratu egiten da eta neutroiak askatu egiten dira.

Oso prozesu eraginkorra da; izan ere protoi bakoitzeko hogeita hamar neutroi aska daitezke. Erreaktorean kate-erreakzioa sortzen da, baina ez da fisiorik gertatzen. Gainera, prozesua oso erraz kontrolatzen da, protoi-sorta eten egiten denean espalazioa ere geratu egiten baita.

Zer elementu erabiltzen da erreaktorean?

Fisiorik gertatu behar ez duenez, ez dago zertan uranioa erabili. Protoi-sortaren itutzat merkurioa jartzen da. Beste elementu batzuk ere jar zitezkeen, baina merkurioak abantaila handiak ditu. Gainera, merkurioa hozte-zirkuitu batean sar daiteke.

Edozein atomo astun erabil liteke? Beruna, esate baterako?

Edozein metal astun erabil daiteke eta beruna ez da aukera txarra. Dena den, zirkuituan sartzeko metalak likidoa izan behar du eta arazo handiak emango lituzke berunarekin saiatzeak. Beraz, merkurioarekin dena errazagoa da. Bestalde, metal solidoa izateak erradiazio-arazoak ekar ditzake. Erradiazioak egitura zurruna suntsi dezake. Likidoekin, ordea, ez da horrelako arazorik sortzen.

Neutroien uhin-luzera atomoen arteko distantziaren parekoa da. Beraz, X izpien difrakzioa ez ezik neutroiena ere egitura kristalinoen analisian aplika daiteke. Ba al dago alderik bi teknika horien artean?

Neutroien bi ezaugarriak dira uhin-luzera eta energia. Energiari dagokionez, X izpiak erabiliz gero, kiloelektronvolten eskalan lan egiten da. Oso energia-maila altua da eta ezin da espektroskopia likidoetan egin. Neutroiekin, aldiz, egin dezakezu bai solido amorfoetan eta likidoetan ere. Horrela, molekularen dinamikaren jarraipena egiteko ere aukera dago. Nukleoen arteko neutroi-trukaketa ikusten da. Trukaketa horrek atomoen mugimenduarekin zerikusi zuzena du. Beraz, neutroien dispertsioaren bitartez, atomoak ordenatuta nola dauden jakiteaz gain, mugimenduari buruzko informazioa ere lor daiteke. Neutroien dispertsioa efektu hori detektatu dezakeen teknika bakarra da.

Dinamika horren aplikazioren adibiderik eman al dezakezu?

Bai. Mikroskopio batez bakterioak begiratu nahi baldin badituzu normalean ez da ezer nabaritzen, baina marka ditzakezu eta neutroien bidez ikus ditzakezu. Baina gauza bera egin daiteke atomoen eskalan. Neutroien dispertsioak ez du elektroietan eragiten, nukleoetan baizik. Beraz, nukleo ezberdinek erantzun ezberdinak sortzen dituzte. Horrela, isotopo-aldaketak azter daitezke.

Protoi-sorta jasoko duen merkurioz betetako erreaktorea.
ESS

Horrek esan nahi du deuterioz markatutako egituren dinamikari jarrai dakiokeela. Horixe egin daiteke markatutako polimero-kate baten eta markatu gabeen nahasteak duen jokabidea aztertzeko. Beste adibide bat izan daiteke mioglobinaren jokabide biologikoaren azterketa ur-molekula astunak (deuterioa dutenak) erabilita. Kasu horretan ur-molekulen kokapena eta banaketa oso garrantzitsua da. Petrolioaren bilaketan, hidrokarburoen eta zoruaren arteko elkarrekintza ere modu horretan iker daiteke.

Hidrogeno-zubien sorrera aztertuko al da neutroien bitartez?

Bai. Farmazian ere badu aplikazio nabaria. Jarduera biologikoa duten molekulen elkarrekintza nagusia da. Izan ere, botika gehienak hidrogeno-zubien bidez lotzen zaizkio hartzaileari. Zeresanik ez ADNaren kasuan. Helizearen bi kateak hidrogeno-zubiek elkartuta daude. Horietako edozein kasutan hidrogenoaren ordez deuterioa sartuta, neutroien dispertsioak ikusiko luke. Une honetan oraindik ezin dugu horrelako esperimenturik egin, ez baita lortu teknikaren sentikortasun-maila egokia, baina urte honetarako arazo hori gainditzea espero dugu.

Protoiak erabiltzen dituzue neutroiak lortzeko. Protoiak lortzea zergatik da errazagoa?

Protoiek karga dutelako eta neutroiek, aldiz, ez. Azeleragailuek eremu elektromagnetikoen bitartez eragiten dituzte partikulak eta protoiek horretarako aukera ematen dute.

Banatu al daitezke protoiak eta neutroiak modu horretan deuterio-atomoetatik?

Ez, biak lotzen dituen energia izugarri handia delako. Eremu elektromagnetikoek ez dute horrenbesteko ahalmena. Ahal izanez gero, aparteko metodoa izango litzateke. Baina ezin da. Nukleoa kitzikatuko duen energia behar duzu neutroiak atera ahal izateko. Gainera, prozesuaren eraginkortasunari so egin behar zaio, hau da, bilatu behar dira baldintzak protoi bakoitzak neutroi-kopuru handiena ateratzeko. Energia-maila egokia bilatu behar da horretarako. Nukleoak behar bezala kitzikatzeko 1 GeV-eko energia behar da, gutxi gorabehera. Esate baterako, ESSa 1,3 GeV-eko protoien talkak eragiteko prestatu nahi da.

Zeintzuk izan behar dute azeleragailu baten ezaugarriak espalazioarekin lan egiteko?

Azeleragailu lineala behar da, eremu elektromagnetikoak supereroaleez sortuta dituena. Horrela, energiaren galera saihestuko genuke eremuak sortzean. Supereroaleen teknologia egokia da. ESSan niobioa erabiliko dugu 4 K-eko tenperaturan.

Ez al duzue tenperatura altuko supereroalerik erabili behar?

Supereroale horiek duten arazoa da material zeramikoak direla eta fisikoki eraldatzeko ez direla egokiak. Adibidez, zeramikazko xaflak edo hariak sortzea oso zaila da. Metalak askoz errazago eraldatzen dira. Niobioa osagai garrantzitsuena da, protoi-sorta detektatzen baitu. Supereroale 10 K-eko tenperaturatik behera bilakatzen da. Hala ere, guk 4 K-etara jaisten dugu.

Gehitu iruzkin bat

Saioa hasi iruzkinak uzteko.

Babesleak
Eusko Jaurlaritzako Industria, Merkataritza eta Turismo Saila
MAIER Koop. Elk.
KIDE Koop. Elk.
ULMA Koop. Elk.
EIKA Koop. Elk.
LAGUN ARO Koop. Elk.
FAGOR ELECTRÓNICA Koop. Elk.