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LEMA, el primer laboratorio para separar lo diminuto

Aleida Rueda
8/abr/2013

Su nombre es LEMA: Laboratorio de Espectrometría de Masas con Aceleradores y, con él, el Instituto de Física se coloca a la vanguardia en técnicas de datación y abre nuevas líneas de experimentación relacionadas con la ciencia de materiales y la interdisciplina.

Este laboratorio, impulsado por un grupo de académicos del Instituto de Física, liderados por los investigadores Corina Solís, María Esther Ortiz y Efraín Chávez, es el primero en su tipo en México y América Latina. Tiene el objetivo de hacer análisis de isótopos raros, es decir, que se encuentran en cantidades mínimas en el planeta, tales como el Carbono 14, Berilio 10, Aluminio 26, Yodo 129 y Plutonio (cuyos isótopos son todos radiactivos), para distintas aplicaciones.

La primera de ellas será determinar la antigüedad de restos arqueológicos o fósiles por Carbono 14, un isótopo radiactivo con una vida media aproximada de 5 mil años presente en mínimas cantidades en los seres humanos y en el medio ambiente: sólo una parte de 1012 (un billón de átomos de carbono) es carbono 14.

Con eso, dicen los responsables del LEMA, “podremos identificar la edad de restos orgánicos que tienen hasta 50 mil años de edad”, lo que representa “el límite humano para medir la antigüedad (de restos orgánicos) actualmente”.

El fechamiento por Carbono 14 existe en México desde hace años, sin embargo, con este nuevo laboratorio, y a través de procesos propios de la física nuclear, los investigadores podrán separar y detectar átomos de Carbono 14 en cantidades diminutas (hasta una parte en 1016). Por ejemplo, si desean medir el Carbono 14, es necesario separarlo de los dos isótopos estables del Carbono: el 12, que es también el más común, y el 13, un poco más raro.

El procedimiento inicia con la muestra a estudiar, que puede ser un material orgánico (un pedazo de tela, un hueso o un diente), que convierten en polvo, básicamente carbón, en un procedimiento de altísima higiene para evitar que se contamine.

Luego llevan la muestra al instrumento esencial: un acelerador de partículas de un millón de Voltios recién comprado y traído desde Holanda, que fue instalado en un tiempo récord de 3 semanas. En la línea de ingreso al acelerador se lanza un haz de iones de Cesio que bombardea la muestra y con ello, se logran extraer los iones de carbono. Aplicando un voltaje de extracción, se jalan los iones negativos de la muestra y los inyecta al acelerador. Entonces comienza la aceleración, y en ese proceso, se pueden separar con suficiente amplitud los tres isótopos y quitar los isótopos 12 y 13 dejando “limpio” el Carbono 14.

Corina Solís Rosales, una de las responsables, aclara que a pesar de que el Carbono 14 es el que se desea separar, en realidad tienen que medir también los otros dos isótopos para hacer comparaciones y saber su concentración final. “Para conocer concentraciones absolutas, siempre comparamos con un estándar del cual conocemos su concentración”, explica.

Una ventaja de la técnica es que no es destructiva y requiere muestras mucho más pequeñas que otras. “Si tienes un objeto arqueológico único, por ejemplo un esqueleto, con la técnica tradicional (de centelleo) necesitarías casi todo el hueso, de 30 a 50 gramos. Aquí necesitamos sólo 1 o 2 gramos o incluso menos”, dice Solís.


Corina Solís exhibe una de las muestras con carbón que se llevan al acelerador.

De acuerdo con Chávez Lomelí, los laboratorios que se dedican a hacer estos trabajos comercialmente cobran entre 300 y 600 dólares por cada muestra. Por ello, una de las ventajas de tener uno así en México será abatir costos y convertir proyectos irrealizables en posibles.

El proceso que concluye con la apertura del LEMA inició hace más de quince años, cuando Efraín Chávez hizo los primeros cálculos para hacer estos análisis y empezó un infructuoso peregrinaje en varios estados de provincia para montar un laboratorio con estas características.

Fue hasta 2010 cuando se concretó el financiamiento conjunto del CONACYT (20mdp) y la UNAM (20mdp) que se sumó a un proyecto específico con Corina Solís como responsable, más un apoyo extra de la Universidad y el IFUNAM para la construcción del edificio nuevo que albergara el LEMA. Para ello, la intervención tanto de María Esther Ortiz como del entonces director del IFUNAM, Guillermo Monsiváis, fueron claves, así como el apoyo de la actual administración bajo la dirección de Manuel Torres.

“Ha sido una historia con altos y bajos. Al final, una de las lecciones es que hay un rezago de al menos una década en la creación de este laboratorio por cuestiones asociadas al desarrollo económico y científico del país”, dice Efraín Chávez.

El LEMA no se centra únicamente en análisis de Carbono 14 sino de otros isótopos radiactivos con aplicaciones no necesariamente relacionadas con materiales orgánicos. Por ejemplo, dice el investigador, “podríamos querer fechar una piedra; no contiene carbono 14 pero tiene otros elementos como el berilio 10, con una vida media de más un millón de años”.

Chávez también aclara que el LEMA no es un laboratorio exclusivo para hacer fechamiento sino que puede ser aprovechado en ramas como la medicina, la astronomía, la geofísica o la biología para estudiar por ejemplo: el efecto de concentraciones anormales de isótopos radiactivos en el cerebro; ayudar en el desarrollo de fármacos; o identificar cuerpos de agua en el subsuelo.

“Es una tecnología nueva en México; conforme cada área avance, poco a poco irán desarrollándose más proyectos interdisciplinarios que aprovechen esta técnica”. Por eso, dicen los responsables del nuevo laboratorio, “queremos ponerla a disposición de biólogos, astrónomos, médicos, químicos de toda la república y abrir el horizonte de aplicaciones”.


Parte del equipo responsable del LEMA junto con miembros de la compañía holandesa que supervisaron la instalación del acelerador.