GSI “Compañía para la investigación de iones pesados”

¿Qué es el GSI?

La Gesellshaft für Schwerionenforschung, en castellano “Compañía para la investigación de iones pesados”, es una empresa radicada en Darmstadt (Alemania), que se dedica a la investigación y el desarrollo de tecnologías, principalmente en las áreas de la física, la química y la medicina. Es de propiedad enteramente alemana (9o% de la federación alemana y 10% del estado de Hesse). Fundada con capital estatal en 1969, desde entonces ha sido la herramienta para descubrimientos de especial importancia, como seis nuevos elementos químicos (*) y terapias para el tratamiento del cáncer con rayos iónicos. Tiene un presupuesto de 77 millones de € al año y 1050 trabajadores, entre los que se encuentran 300 científicos e ingenieros.

(*) Bohrio 107 (1982), Meitnerio 109 (1982), Hassio 108 (1984), Darmstadtio 110 (1994), Roentgenio 111 (1994), Copernicio 112 (1996).

GSI

Instalaciones

  • Acelerador lineal de iones pesados UNILAC
  • Sincrotrón de iones pesados SIS
  • Anillo experimental de almacenamiento ESR
  • Separador de fragmentos FRS
  • Láseres de alta energía NHELIX y PHELIX
  • Grandes instalaciones de espectrómetros y detectores
  • Unidad de radioterapia para el tratamiento del cáncer

Sesión de terapia

Cooperación

Además de los 300 científicos que la compañía emplea, sus instalaciones son usadas por profesores y científicos de universidades alemanas y de otras naciones; la compañía tiene acuerdos con aproximadamente 150 institutos de más de 30 países. GSI es miembro de la Hermann con Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF), una asociación alemana de centros de investigación.

Campos de investigación

El uso de iones superacelerados (hasta una velocidad del 90% de la velocidad de la luz), abre un amplio abanico de temas de investigación teórica y de aplicaciones para el desarrollo de nuevas tecnologías.

Física nuclear

Cuando se hace colisionar un núcleo pesado con otro que le impacta a gran velocidad, pueden producirse nuevos elementos del sistema periódico. En condiciones de muy alta energía, los núcleos se calientan y comprimen tanto que sus partícula pueden desintegrarse; de este modo puede estudiarse el plasma de quark-gluon.

Los quarks son un tipo de partículas elementales, componentes de otras partículas subatómicas, como el protón y el neutrón, que no existen de manera aislada. Hay seis tipos distintos de quarks, que los físicos han denominado de la siguiente manera: up (arriba), down (abajo), charm (encanto), strange (extraño), top (cima) y bottom (fondo); también existen los correpondientes antiquarks. Junto a los leptones, que son partículas elementales (electrón, muón, tau y sus tres neutrinos asociados), los quarks forman prácticamente toda la materia de la que estamos rodeados; en concreto, por los dos primeros quarks, ya que forman los protones y los neutrones, que, a su vez, constituyen los núcleos atómicos.

Características de todas las partículas y fuerzas fundamentales conocidas

Así como el fotón es la partícula portadora del campo electromagnético, el gluón es la partícula portadora de la interacción nuclear fuerte, que mantiene unidos a los quarks. No posee masa ni carga electrica.

Física atómica

En las instalaciones del GSI es posible acelerar, almacenar y enfriar corrientes de iones de todos los elementos. Puede así investigarse isótopos estables y radiactivos. Especial interés tienen los iones pesados y con mucha carga (como el U+92), ya que en estas condiciones se producen campos electromagnéticos muy fuertes en donde se intenta verificar la electrodinámica cuántica.

Algunos estudiosos de la electrodinámica cuántica

Biofísica y medicina nuclear

Los haces o chorros de iones provocan cambios físicos y biológicos en los tejidos vivos, de modo que algunos tumores cancerosos pueden destruirse sin dañar los tejidos sanos. Este es el fundamento del nuevo tipo de radioterapia del cáncer desarrollada en el GSI.

Investigación en nuevos materiales

El bombardeo de un blanco con haces de iones permite modificar las propiedades del material que lo constituye; de este modo, se producen filtros microscópicos, membranas o agujas con propiedades específicas.

Física del plasma

Mediante pulsos muy intensos de hacer de iones, es posible transmitir mucha energía a una partícula en su trayectoria dentro de una fina lámina. De esta manera los investigadores pueden crear y estudiar plasmas (*) de alta densidad y temperatura, similares al Sol.

(*) En física y química, un plasma es un sistema que contiene un número significativo de partículas cargadas libres (iones) y cuya dinámica presenta efectos colectivos dominados por las interacciones electromagnéticas de largo alcance entre las mismas. Con frecuencia, se habla del plasma como un estado de agregación de la materia con características propias, diferenciándolo de este modo del estado gaseoso, en el que no existen efectos colectivos importantes.

Desarrollo de tecnología y procesamiento de datos

Parte de las actividades del GSI consisten en la investigación de los propios instrumentos, que continuamente se desarrollan y mejoran para conseguir resultados del más alto nivel.

(Tina Fernández, Javier García)


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