Cuando la física Marta Sabaté-Gilarte llegó a las instalaciones del CERN -Organización Europea para la Investigación Nuclear- el mayor laboratorio de investigación en física de partículas del mundo su aspecto le recordó a cualquier polígono industrial de su Sevilla natal. Como buena científica pronto se dio cuenta de que las apariencias engañan y que había que descender a las entrañas del edificio para descubrir el “origen”, como ella lo define, la “Meca” de todo físico.

El CERN alberga los instrumentos científicos más complejos que se utilizan para estudiar los componentes básicos de la materia, las partículas elementales. Escudriñando los productos resultantes de las colisiones de las partículas aceleradas a velocidades próximas a la velocidad de la luz los físicos aprenden sobre las leyes de la Naturaleza. “Cuando visitas ATLAS y CMS te sientes muy pequeñita”, reconoce. Se trata de dos experimentos que detectan partículas muy masivas no detectables anteriormente.

Marta en el acelerador primario del CERN, que inyecta partículas al LHC

Marta en el acelerador primario del CERN, que inyecta partículas al LHC

Marta llegó al CERN con una estancia para unos meses y luego ha conseguido una beca para finalizar el doctorado. Todo un privilegio. “Lo que aprenda aquí no lo puedo aprender en ninguna parte”, reconoce. Está haciendo su tesis sobre dosimetría (el estudio de la dosis de radiación depositada en los tejidos cancerosos). Para ello es necesario saber qué está pasando a nivel nuclear, a escala de átomos.

Ésa es su misión en el CERN, una pequeña Babel donde se palpa la diversidad cultural y donde la comunidad española es amplia, según cuenta. El ambiente se caracteriza por compartir conocimientos y Marta no olvida su curiosidad científica en sus rutinas diarias. “Soy muy preguntona. Por ejemplo, me interesa saber cómo se vive la religión en otros países y para ello pregunto a mujeres musulmanas. Así te quitas muchos mitos y prejuicios, porque contrastas la imagen que se nos transmite”, incide.

No sólo pregunta, también responde. “¡He explicado mi experimento a la mitad de la gente que trabaja en el CERN!”, comenta divertida. Su experimento se llama  nTOF y Marta estudia cómo la física puede ayudar al combatir el cáncer, pero vayamos por partes…

Radioterapia experimental

Una de las terapias empleadas para el tratamiento del cáncer es la radioterapia. Existe un tipo de ésta, en fase de desarrollo, denominada Captura Neutrónica en Boro. Consiste en implantar un elemento, en este caso el boro-10, en las células tumorales y luego irradiarlo con neutrones. “Entonces se produce una reacción sólo en aquellas células que tienen ese elemento, no en las sanas, con lo que es una diana precisa”, argumenta.

Montando el detector que los expertos utilizan para la medida del azufre-33

Montando el detector que los expertos utilizan para la medida del azufre-33

Sin embargo, el boro tiene ciertas dificultades ya emite una partícula alfa que destruye la célula y un fotón, por tanto, añade una dosis de radiación adicional que no se puede controlar en el organismo, ya que no deposita su energía en la célula sino en un punto alejado de ella. Por ello, los investigadores están buscando elementos alternativos al boro.

El grupo de Marta estudia el azufre-33 como diana cooperativa del boro para conocer la dosis que recibiría un paciente sometido a este tratamiento. “Se eligió porque, al no contar con ese fotón descontrolado del boro, era un buen candidato. Además se encuentra en todas las células, por lo que debería resultar sencillo encontrar un compuesto que pudiera transportarlo hasta ellas y no resulta tóxico”, detalla.

El interés del uso de esta técnica radica en que el azufre-33 en cooperación con el boro-10, permitiría tratar tumores superficiales, concretamente tumores que van desde la superficie hasta una profundidad de 3 ó 4 centímetros.

No obstante, los datos nucleares que se tienen sobre el azufre son muy pocos. Aquí entra en juego el CERN.“Había experimentos previos pero muestran discrepancias en el valor de la probabilidad de reacción del azufre-33 con los neutrones y eso es lo que estamos investigando”, comenta Marta.

Bombardeos de neutrones

Los ensayos consisten en bombardear una muestra de azufre 33 con neutrones. De esta forma, un haz de protones incide sobre un blanco de plomo donde se producen neutrones que viajan a lo largo de un tubo a lo largo de 185 metros. Cuanto más largo es el camino más separación entre las energías de los neutrones se alcanza. Luego llegan a la sala a distintos tiempos con una energía diferente. Así se consigue un espectro de neutrones del que miden tiempos y, por tanto, energía.

n_TOF en el CERN constituye un excelente “visor” para capturar ese amplio espectro. “Para estas medidas supone una de las mejores infraestructuras científicas del mundo, ya que a lo largo de los 185 metros la resolución energética que se consigue es muy grande. Es como si la cámara para sacar la ‘foto’ fuese de gran resolución de tal forma que se puede ver para qué energías es más probable la reacción, lo que se conoce como resonancia”, ejemplifica.

Hasta el momento, el equipo está comprobando los datos nucleares, aunque según adelanta, parece que los resultados son parecidos a los resultados obtenidos en experimentos anteriores, con lo que irían por buen camino.

Marta monta uno de los detectores que utiliza en sus pruebas

Marta monta uno de los detectores que utiliza en sus pruebas

No obstante, hasta que llegue a los hospitales queda mucho trayecto por recorrer. A partir de los datos nucleares se diseñarían simulaciones de las dosis de radiación depositadas por las partículas que se emiten. “Habría que comprobar sus efectos y si se produce daño a los tejidos sanos. Después habría que fabricar un compuesto químico que lleven estos átomos a las células. Realizar las primeras pruebas con cultivos celulares, luego en animales…”, relata Marta.

Asimismo, la terapia con neutrones no está aún implantada en los hospitales, ya que hasta el momento es necesario el uso de reactores nucleares para el tratamiento. El desarrollo de fuentes de neutrones basadas en aceleradores acerca cada vez más el tratamiento a los hospitales. “Estuvo presente en Europa hasta hace pocos años. En Finlandia trataban tumores muy resistentes como el cáncer cerebral agresivo, donde la terapia con neutrones es de las pocas alternativas. Aunque en Asia y América su presencia es cada vez más importante”, explica.

Y lo explica con vehemencia porque siempre le entusiasmó una aplicación directa de su área de conocimiento: la física aplicada a la salud. Lo está haciendo realidad en el mayor laboratorio de investigación en física de partículas en el ámbito mundial, la “Meca de los físicos”, donde “un Premio Nobel se sienta a tomar café en tu mesa de al lado”, donde Marta no deja de hacer preguntas y -aunque tenga aspecto de polígono industrial-  donde se están dando respuestas a preguntas fundamentales sobre la materia, la esencia de todo los que nos rodea