Francia: SOLEIL

Texto de: Berenice Zepeda

Source Optimisée de Lumiere d’Energie Intermédiaire du Lure

Acrónimo de “Source Optimisée de Lumiere d’Energie Intermédiaire du Lure”, que quiere decir Fuente optimizada de luz de energía intermediaria. Es un acelerador de partículas (electrones) que se encuentra en Saint Aubin, muy cerca de París, Francia. Produce luz de sincrotrón para explorar la materia tanto viva como inerte.

Es utilizado para la investigación de ciencias básicas como en física, química, ciencias de los materiales, cristalografía, biología molecular. Ofrece una gran cantidad de métodos de espectroscopía desde la infrarroja hasta los rayos X, difracción y difusión. También es utilizado la investigación en ciencias aplicadas se utiliza en farmacología, medicina, química y petroquímica, la industria automovilística, la física nuclear, las nanotecnologías, la microelectrónica, la micromecánica, etc.

Tiene más de 2000 usuarios por año en investigaciones multidisciplinarias. SOLEIL es una fuente de luz con propiedades excepcionales y necesarias para las comunidades científicas e industriales:

  • Gran luminosidad: 1000 veces más intensa que la luz solar
  • Gran gama espectral: desde los infrarrojos hasta los rayos X
  • Diferentes polarizaciones: linear, circular, etc.
  • Fuente pulsada
  • Resolución del orden de un millonésimo de metro
  • Sensibilidad a todo tipo de materiales.

Funcionamiento

La radiación de sincrotrón es una luz emitida por electrones que viajan a velocidades cercanas a la de la luz con muy alta energía (la energía nominal de SOLEIL es de 2.75 GeV) que giran en un anillo de contención de 354m de circunferencia. La luz se obtiene en forma tangencial a la trayectoria que se curva mediante un campo magnético (de acuerdo a la fuerza de Lorentz).

En la figura:

  1. Una fuente genera un haz de electrones tan fino como un cabello, y se acelera el haz por medio de un acelerador lineal de 16 m de largo (linac). Los electrones casi alcanzan la velocidad de la luz y un primer nivel de energía de 100 MeV
  2. El haz de electrones se dirige a un segundo acelerador circular llamado booster que eleva su energía al nivel de funcionamiento de SOLEIL (2.75 GeV)
  3. Los electrones se inyectan en el anillo de contención de 354 m de circunferencia (113 m de diámetro) en donde giran por varias horas
  4. Mediante dispositivos electromagnéticos (dipolos y onduladores) desvían la trayectoria de los electrones o los hacen oscilar. Los electrones pierden energía liberándola en forma de luz
  5. La energía perdida por los electrones en forma de radiación de sincrotrón se compensa mediante cavidades de radiofrecuencia
  6. La luz del sincrotrón se dirige y selecciona mediante dispositivos ópticos y la dirige hacia las estaciones experimentales
  7. Cada línea de luz constituye un verdadero laboratorio para preparar y analizar muestras, analizar la información obtenida, etc. Hay 24 líneas de luz en el SOLEIL.

Costos de operación

Energía del sincrotrón 2,75 GeV
Gama espectral Del infrarrojo a los rayos X
Número de líneas de luz 43 posibles, 26 actualmente en operación
Tiempo de construcción 2002-2007
Presupuesto del 2002 al 2012 623 M€ (aprox. $11,214 millones de pesos
M.N.)
Presupuesto de operación a partir de 2013 62 M€ (aprox. $1,116 millones de pesos
M.N.)
Usuarios por año Más de 2000
Empleados en las instalaciones 357 (al 2011)

El financiamiento de la construcción de SOLEIL fue dividido entre la Sociedad Sincrotrón SOLEIL, el CEA, el CNRS, el territorio d’Île-de-France, el Consejo General de Essone, la Región Central, y el Ministère de la Recherche de Francia. Los rubros en los que se divide el presupuesto de SOLEIL al 2012 son (montos redondeados):

  • Inversión: 272 M€, 45%
  • Funcionamiento: 98 M€, 16%
  • Salarios: 235 M€, 39%
  • Total: 623 M€, 100%

Líneas de investigación

¿Qué estudios se están realizando con las líneas de luz de SOLEIL?

  • Transición de lípidos de la mantequilla y el chocolate
  • Análisis de la fermentación y cocimiento del pan
  • Estudio de las botellas de plástico cristalinas
  • Biotoxicidad y difusión de elementos químicos
  • Análisis de arquitectura molecular de la piel y el cabello
  • Estructura, estabilidad y envejecimiento de mousses, geles y emulsiones
  • Seguimiento de reacciones químicas en tiempo real
  • Cristalización y microestructura de polímeros
  • Estructura electrónica de superficies
  • Estudio de materiales por su spin
  • Análisis de líneas conductoras
  • Control de contaminación metálica
  • Envejecimiento de materiales, corrosión, porosidad y difusión
  • Desarrollo de catalizadores para industria automotriz
  • Detección de defectos en piezas manufacturadas
  • Electroquímica y desarrollo de baterías

¿Cómo puede utilizarse la luz de sincrotrón para la investigación de diferentes ciencias y disciplinas?

  • Física:Para analizar la organización de la materia a escala atómica o molecular y estudiar una gran diversidad de procesos fotofísicos o fotoquímicos.
  • Biología y salud:Se puede determinar la estructura tridimensional de las macromoléculas para generar nuevos medicamentos.
  • Medio ambiente:Se pueden analizar muestras de suelo, de aire o de agua para encontrar y tratar contaminantes.
  • Ciencias de los materiales:Se pueden analizar los nuevos materiales que se están generando, muestras de aleaciones, y se pueden proponer nuevos métodos de producción.
  • Química:Análisis de difusión de productos dermatológicos, creación y prueba de productos cosméticos, modelado de reacciones químicas complejas.
  • Ciencias de la Tierra:Conocimiento del planeta Tierra y otros planetas, astrofísica.
  • Estudio de la antigüedad:Análisis de muestras de metales, cosméticos u otros materiales antiguos, así como obras de arte.