Fitzgerald Ramírez Moreno, doctor en Física de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), amplía que los átomos de elementos como algunos tipos de yodo, cesio o iridio, que se usa en técnicas de rayos x, tomografías o braquiterapias en cáncer de próstata o cérvix, pueden tardar días en eliminarse del cuerpo, en parte, porque son elementos químicos pesados en su composición y esto dificulta que se desintegren en el organismo o en la naturaleza.

“Estudiar los núcleos de los átomos es difícil, pues su tamaño no se puede observar con microscopios o máquinas normales. Hay que pensar en que el núcleo de un átomo es al tamaño de un virus, lo que un virus es a un edificio de 200 pisos de altura. De esta manera, es necesario usar aceleradores de partículas, que son grandes cilindros en los que se producen los choques, como si se tratase de un tiro al blanco entre los elementos”, afirma.

Por ello, él quiso adentrarse en el núcleo del problema, es decir, en cómo interactúan los átomos de elementos pesados, para descifrar la forma en que se comportan, y a futuro, podrían desintegrarse más fácil y en menor tiempo. Este campo de la física nuclear, que tuvo un gran desarrollo hasta la década de 1980, recientemente está cobrando relevancia.

Recreando en laboratorio el origen de los elementos del universo

En su investigación tomó cadmio, estaño, litio y samario, elementos que han sido utilizados anteriormente en este campo, y realizó 3 experimentos, uno en colaboración con la Universidad de California (Estados Unidos), y dos con la Universidad de Sao Paulo (Brasil), en los que puso estos elementos a chocar en aceleradores de partículas a velocidades tan altas como la velocidad de la luz. Esto con el fin de observar qué ocurría, si se chocaban como bolas de billar, si por el contrario se unían como barras de plastilina, o si ocurría alguna otra dinámica.

El doctor explica que en este ejercicio hubo un grupo de partículas llamadas “alfa”, cuya interacción a estas velocidades no se tenía tan clara, pero que resultó fundamental a la hora de realizar los experimentos. Estas partículas forman parte del núcleo de las estrellas de todo el universo y guardan dentro de sí los secretos de cómo se transforma la materia desde su interior.

“El estudio de reacciones nucleares con transferencia de partículas alfa ayuda a entender el proceso de formación de los elementos más pesados que incluso algunos existentes en el universo en las estrellas”, enfatiza.

Lo novedoso de la investigación es que logró medir detalles internos que antes no se conocían, como por ejemplo, que cuando los átomos del cadmio chocan a estas velocidades con elementos más ligeros como el carbono, se produce un arrebato de partículas que lo transforman químicamente en elementos como el estaño, demostrando una propiedad de los elementos pesados que se desconocía a este nivel.

El hallazgo ayudaría a que en el futuro se pueda manipular la estructura química de ciertos elementos pesados, entre ellos los usados en procedimientos radiactivos, ayudando a que se produzcan en versiones (isótopos) cuya radiación dure tan solo horas y no días o semanas, evitando así posibles riesgos a largo plazo para pacientes o el personal médico que día a día realiza exámenes diagnósticos.

Por otro lado, también se relaciona con campos como el tratamiento de desechos de reactores nucleares, en los que se usan elementos pesados como uranio. Según el doctor Ramírez, el uranio-235 puede tomar más de 700 millones de años en desintegrarse, por lo que su disposición es todo un reto. Pero, entendiendo cómo funcionan los núcleos atómicos podría alterarse esta propiedad de los elementos y generar materiales que se conviertan en alternativas al uranio, que tengan un menor tiempo de degradación.

Un paso más para entender cómo funciona la materia

Aunque puede parecer un tema abstracto, estudiar el núcleo de las partículas hace parte del entendimiento base de la vida misma, en el cual aún no existe una fórmula o ley que explique qué ocurre en estos núcleos y por qué se comportan de la forma en que lo hacen, pero, con esfuerzos como los del doctor de la UNAL, los físicos estarían un paso más cerca de lograrlo.

Para entender las implicaciones que esto tendría hay que pensar en ejemplos como lo que significó descifrar la ley de la gravitación universal en 1687, que sentó las bases para la astronomía, la ingeniería espacial, entre otros campos.

“En los experimentos, que tuvieron una duración de cinco días, se presentaron más 800.000 interacciones entre los elementos, las cuales se registraban y clasificaban con detectores especiales dependiendo del color del espectro de luz que emitían, el cual se comporta como una huella digital del choque. Es similar a cuando se tiene una botella de agua con diferentes orificios, lo que buscaba era encontrar cuál es el primero por el que sale el agua”, indica el experto.

Gracias a estos experimentos se midieron por primera vez propiedades internas de esos núcleos relacionadas con su forma, vibración y estabilidad. En el caso de los experimentos de la Universidad de Sao Paulo esto se desarrolló a bajo costo, pues el valor de cada detector fue de tan solo un millón de pesos colombianos, cuando este tipo de máquinas pueden llegar a costar cientos de millones.

Esto también abre el camino para usar múltiples detectores de radiación y energía en hospitales y clínicas que llevan a cabo exámenes con radiación o terapias para enfermedades como el cáncer, mejorando el monitoreo día a día de valores seguros tanto para los pacientes como para el personal médico.

Aunque la investigación aún no ha sido aplicada a algún caso concreto, sí aporta un grano de arena importante en el campo de la física nuclear, ya que estos avances son esenciales para que tecnologías clínicas sigan volviéndose más seguras, precisas y efectivas.

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