Dentro del laboratorio español que crea imanes para luchar contra el cáncer

Pero, aunque las aplicaciones 'mundanas' son muchísimas, existen otras mucho más especiales (y específicas) que muestran el verdadero potencial de un fenómeno físico del que la humanidad intenta sacar provecho. Por ejemplo, el tratamiento médico por hadronterapia se sirve de imanes para 'bombardear' con protones a los tumores cancerígenos más resistentes y minimizar los efectos de la radioterapia.

También se están construyendo imanes tan grandes y potentes que son capaces de contener todo el poder del plasma, un estado de la materia entre líquido y gas del que están hechas las estrellas, y del que en el futuro sacaremos energía limpia y casi ilimitada gracias a los reactores de fusión.

Son los responsables, además, de acelerar las partículas de tal forma que los científicos pueden mirar dentro del exótico, minúsculo y efímero mundo atómico, ese en el que el gato de Schrödinger está vivo y muerto a la vez, y que puede ser la puerta no solo a una era cuántica, sino a descubrir todos los misterios de la materia misma (y de la ausencia de ella).

Para explorar las posibilidades de la física detrás de los imanes, a finales de los 90 se creó un grupo de menos de una decena de personas en un convenio de colaboración entre el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX), adscrito al Ministerio de Fomento, y el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT). Su misión era crear un imán de 4 Tesla, la unidad de medida del magnetismo, o 100.000 veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra. Así nació el imán cuadrupolar MQTL, que se implementó en el túnel del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés, famoso por ser la instalación en la que se descubrió el bosón de Higgs, apodada 'la partícula de dios'), del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN).

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«Aquel grupo hizo un extraordinario trabajo», recuerda Carla Martins, quien ahora es responsable de la producción de imanes superconductores en la Unidad de Tecnología de Imanes del Departamento de Tecnología del CIEMAT (porque desde 2008 el grupo pasó a depender únicamente del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades). Aquel hito no fue su techo: lo siguiente fue desarrollar a finales de la pasada década el primer prototipo de imán dipolar superconductor combinado para el CERN.

En concreto, este dispositivo se usará como parte del proyecto High Luminosity-Large Hadron Collider (HL-LHC), que incrementará en diez veces el número de colisiones de partículas que actualmente se producen en el LHC. Aumentar la potencia de la máquina con esta actualización podría revelar partículas nunca vistas, arrojar luz sobre la naturaleza de la materia oscura –la sustancia más abundante en el universo pero que nadie ha visto jamás– y, quizás, superar el modelo estándar, la teoría que, pese a su aceptación, aún tiene algunos espacios en blanco.

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Y el equipo del CIEMAT ha sido el responsable de crear algunos de los imanes necesarios. «En este periodo se han fabricado los dos primeros prototipos cortos de 1,5 metros de longitud llamados MCBXFB y otro más largo de 2,5 metros que recibe el nombre de MCBXFA», explica Martins durante la puesta de largo del Laboratorio de Imanes de Alto Campo SMART-Lab, unas instalaciones en el centro de Madrid en las que el grupo lleva trabajando desde 2024, si bien acaban de ser inauguradas en un acto con la presencia de la ministra de Ciencia, Diana Morant, y que son parte del Proyecto Español de Imanes Superconductores de Muy Alto Campo (PRISMAC), en el que participan, el CERN, el CDTI y el CIEMAT.

Pero no todos los imanes que se desarrollan en el CIEMAT se destinan a instalaciones científicas. Por ejemplo, el grupo trabajó intensamente en un imán superconductor de 4 Tesla para el proyecto AMIT, con el objetivo de impulsar nuevas formas de conseguir tomografías, muy utilizadas en el diagnóstico de cáncer o alzhéimer. También en imanes que hacen posible tratamientos contra el cáncer como la hadronterapia y en los proyectos de los futuros reactores de fusión en los que el electromagnetismo es clave.

El trabajo no ha sido fácil. «Por ejemplo –dice Fernando Toral, responsable de la Unidad de Tecnología de Imanes, bajo la dirección de Luis García-Tabarés–, debido a que el imán MCBXF en realidad está formado por dos imanes concéntricos creando campos magnéticos perpendiculares entre sí, genera un par equivalente al de 130 motores como los que equipan los coches eléctricos más potentes del mercado. Para conseguir estos campos magnéticos, que es lo que necesitábamos, el material de las bobinas tenía que ser de niobio titanio», dice mientras señala una especie de 'cordones' con hilos metálicos trenzados.

De la misma forma que nuestras madres enroscaban los metros de medir de la costura, los técnicos -ayudados de máquinas tensoras y soportes- enroscan sobre sí mismo el material para crear la base del imán superconductor, las bobinas, que recuerdan con la forma a una alfombra de cuerda de pita, pero rectangular, muy fina y metálica. «Cada metro de cable cuesta 30 euros y cada bobina está formada por 900 metros, con lo que solo en ese material se gastan unos 30.000 euros. Los enormes esfuerzos mecánicos que aparecen son estudiados cuidadosamente para garantizar la fiabilidad del imán. Es importante no cometer errores». Tan importante que el error de posición nunca puede ser mayor del grosor de dos hojas de papel juntas.

En el proceso se le añaden unas piezas de acero inoxidable con geometría muy complicada fabricadas en impresoras 3D para que el imán dirija el magnetismo de forma adecuada, y una resina epoxi que actúa como sujeción mecánica. «Estos imanes tendrán que soportar la radiación más alta del HL-LHC, por lo que es importante evitar su degradación», dice Toral. El resultado es una plancha curvada en un semicírculo tan integrada que parece que la bobina está pintada sobre la superficie brillante.

Esa plancha, junto con otras similares, se integran con piezas de acero inoxidable llamadas collares que han sido creadas de cero por el equipo, en un concepto totalmente innovador, y que contribuyen a que el campo magnético creado se distribuya de forma totalmente uniforme. Una serie de capas aislantes térmicas envuelven todo el sistema en forma de tubo gigante que, cortado de forma transversal, recuerda a una suerte de engranajes concéntricos.

«Todo esto lo enviamos por piezas al CERN y allí lo montan utilizando una prensa vertical que aplica una presión hasta de 1000 toneladas. Un poco como los muebles de IKEA», bromea Toral. De momento, se han enviado 13 de los 18 previstos que se integrarán en el HL-LHC el próximo año.

El SMART-Lab es una infraestructura de vanguardia (tan solo hay ocho en el mundo a su nivel y es único en España). Por eso, su siguiente paso son prototipos de imanes que creen campos magnéticos de más de 12 Tesla. En este caso, es necesario utilizar cables con una aleación de niobio y estaño, con los que es más difícil trabajar. «Estos dos materiales, una vez se forma la aleación, generan cables rígidos, como cerámica, por lo que sería imposible manipularlos así. Es por eso que vienen embebidos en un cable con textura similar al polvo, sin mezclar, pero flexibles. Una vez está construida la bobina, la metemos en el horno y ahí se crea la aleación», dice Toral apuntando a una máquina enorme que parece una especie de submarino.

Con un presupuesto de 8,5 millones de euros –aunque el mercado potencial de los imanes de última generación está estimado en unos 5.000 millones de euros en el periodo 2028-2045, según datos del propio Ministerio de Ciencia–, además el SMART-Lab sirve de nexo entre las instalaciones científicas y empresas que requieren esta tecnología y aquellas compañías que pueden fabricarlo. «Pero nuestra función es investigar sus límites, idear imanes desde su concepción que respondan a nuevas necesidades, ir más allá», señala Toral. Tan lejos como llegue el magnetismo, el mismo fenómeno físico con el que se pueden crear desde vanguardistas tratamientos contra el cáncer a sencillos imanes que se pegan en nuestras neveras.