El primer abrelatas, creado por Ezra Warner en 1858, apareció casi cincuenta años después de que Peter Durand patentara la primera lata de comida en 1810. Y esa lata fue posible gracias al método de esterilización desarrollado ese mismo año por Nicholas François Appert. La historia comienza todavía antes: en 1795, cuando Napoleón Bonaparte ofreció doce mil francos a quien resolviera un problema urgente: cómo conservar alimentos para sus soldados.
Primero nació la necesidad. Luego la solución. Y después, la mejora de la solución.
La lata llegó antes que el abrelatas. En 1870, William Lyman presentó el diseño manual que hoy reconocemos. En 1931 apareció la versión eléctrica. Casi siglo y medio de ajustes e innovaciones nos permite hoy abrir una lata de chiles en segundos y comer con tranquilidad. Lo que empezó como un desafío militar terminó convertido en un gesto cotidiano.
La historia de la física nuclear y de los aceleradores de partículas tiene algo en común con la saga del abrelatas: comenzó sin que nadie pudiera imaginar su alcance.
En 1897, J. J. Thomson identificó el electrón. En ese momento no estaba pensando en teléfonos celulares ni en hospitales. La investigación experimental de finales del siglo XIX era casi artesanal. Imagine un tubo de vidrio soplado, de unos 50 centímetros, construido en el laboratorio Cavendish. Un objeto delicado, con anillos de cobre, placas metálicas en su interior y alambres sellados con cera para mantener el vacío.
Los aceleradores de partículas son herramientas para entender y transformar el mundo.
1. Un electronvoltio es la energía que gana un electrón cuando se mueve a través de una diferencia de voltaje de 1 volt.
Ese “tubo de rayos catódicos” era, en esencia, un acelerador primitivo. Con él, Thomson abrió la puerta al mundo subatómico y cambió nuestra idea de la materia.
Tras descubrir el electrón, propuso un modelo del átomo comparable a un panqué con pasas: una masa positiva con electrones incrustados. No veía aplicaciones prácticas. De hecho, solía brindar diciendo: “¡Por el electrón, que quizá nunca será útil a nadie!”
Hoy resulta imposible imaginar un día sin electrones trabajando para nosotros: en el teléfono, en el automóvil, en la esterilización de alimentos o en tratamientos contra el cáncer.
Ernest Rutherford, discípulo de Thomson, dio el siguiente paso y propuso el modelo planetario del átomo. Más tarde pidió a sus estudiantes Ernest Walton y John Cockcroft que construyeran un acelerador capaz de alcanzar un millón de electronvoltios1. En los años treinta lograron dividir el átomo con el generador Cockcroft-Walton, alcanzando energías de 700 mil electronvoltios. El logro les valió el Premio Nobel.
Con el tiempo, el diseño de aceleradores dejó de seguir únicamente las preguntas de la física nuclear y empezó a desarrollar sus propios objetivos: alcanzar mayores energías, producir haces más intensos y construir máquinas más compactas, especialmente útiles en medicina e industria.
Pero ¿qué es, en términos simples, un acelerador de partículas? Puede pensarse como una receta con cuatro ingredientes:
Fuente: de donde obtenemos partículas cargadas.
Campo eléctrico: que les da energía, como si las empujara.
Campos magnéticos: que guían su trayectoria.
Vacío: la ausencia de aire que evita que las partículas choquen con moléculas en su camino.
La física que describe este proceso se conoce como la fuerza de Lorentz. Más allá de la fórmula, basta imaginar una escena común entre físicos: extienden el dedo índice en la dirección de la partícula, el dedo medio señala el campo magnético y el pulgar indica hacia dónde actúa la fuerza. Es la famosa “regla de la mano derecha”. Incluso aparece ilustrada en un billete suizo de 200 francos emitido en 2018. La ciencia también se imprime en la cultura.
El impacto de los aceleradores va mucho más allá de los laboratorios. En 1937, los hermanos Varian, junto con William Hansen, desarrollaron el klistrón, pieza clave en los sistemas de radar usados durante la Segunda Guerra Mundial. Más tarde se enfocaron en aceleradores para el tratamiento del cáncer. Hoy, Varian figura entre las compañías que lideran el mercado mundial de sistemas de radioterapia.
En los años setenta, detectores derivados de la física nuclear contribuyeron al desarrollo de la resonancia magnética, fundamental en el diagnóstico médico. En 1945, Percy Spencer observó que una barra de chocolate se derretía cerca de una fuente de radiofrecuencia; ese hallazgo casual llevó al horno de microondas. En 1989, en el CERN, Tim Berners-Lee desarrolló la red mundial de comunicación que hoy conocemos como internet.
Sin exagerar, el mundo actual sería muy distinto sin estas aplicaciones surgidas —algunas por diseño, otras por sorpresa— del estudio de las partículas.
Entonces, ¿para qué sirven los aceleradores? No hay una respuesta breve. En 2011, el Departamento de Energía de Estados Unidos lo resumió así: un haz de partículas con la energía adecuada puede reducir tumores, producir energía más limpia, detectar amenazas, mejorar materiales, purificar agua, fechar objetos arqueológicos o revelar los secretos del universo.
De suerte a diseño. De experimento artesanal a tecnología global. La ciencia avanza así: primero responde preguntas fundamentales y, con el tiempo, transforma la vida de quienes quizá nunca imaginaron estar conectados con un tubo de vidrio soplado en el siglo XIX.
Comprender la materia ha sido una de las formas más poderosas de diseñar el futuro.
