Fascinante megaciencia

El Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY) en Hamburgo es una de las principales instalaciones de aceleración de partículas del mundo.
El Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY) en Hamburgo es una de las principales instalaciones de aceleración de partículas del mundo. Daniel Bockwoldt/dpa
Alemania ofrece a los científicos una infraestructura de primer orden para la investigación en grandes instalaciones, desde el equipo de computación de alto rendimiento hasta el acelerador de partículas. Asimismo, la investigación alemana participa activamente en numerosos proyectos internacionales de gran envergadura.

La investigación en grandes instalaciones juega un papel clave en el panorama científico alemán, tanto en el ámbito de la investigación básica como en la aplicación de las innovaciones. Para investigar las estructuras más pequeñas de la materia, pero también para hallar soluciones ante cuestiones de alcance global como el clima, el medio ambiente o las energías alternativas son necesarias instalaciones de gran complejidad como son los equipos de computación de alto rendimiento o los aceleradores de partículas. En Alemania este tipo de instalaciones son operadas por la asociación investigadora pública Helmholtz-Gemeinschaft, que es el principal organismo científico del país.

Abiertos a científicos internacionales

Los Centros Helmholtz cooperan estrechamente con universidades e instituciones de investigación extrauniversitarias como los institutos de la Sociedad Max Planck, la Sociedad Fraunhofer, la Comunidad Científica Leibniz y también con las empresas. Un ejemplo sobresaliente de esta cooperación es la instalación experimental Wendelstein 7-X, dedicada a la investigación de la tecnología de fusión nuclear y operada por el Instituto Max Planck de física del plasma, asociado a la Helmholtz-Gemeinschaft. Doctorandos y científicos nacionales y extranjeros pueden solicitar puestos de experimentación en las instalaciones de los Centros Helmholtz, algunos de ellos únicos en su género a nivel mundial. De este modo las grandes instalaciones se dedican no solo a la investigación básica y aplicada sino también al intercambio científico. Los Centros Helmholtz reciben cada año a más de 7.000 científicos internacionales.

Las instalaciones de la Helmholtz-Gemeinschaft son tan diversas como la labor investigadora desarrollada en sus seis áreas de investigación. Al área Tierra y Medio Ambiente pertenece la flota alemana de investigación científica, de la que forma parte el “Sonne”, el buque de investigación más moderno del mundo. Los temas objeto de estudio por las y los científicos a bordo de este laboratorio flotante giran principalmente en torno al cambio climático y la protección de los ecosistemas marinos. En estaciones de medición y unidades de laboratorio como la estación polar Neumayer III en la Antártida y la Modular Earth Science Infrastructure (MESI) del Centro de Investigación Geológica (GFZ) de Potsdam las tareas investigadoras se centran en la complejidad del sistema Tierra. Los investigadores quieren comprender mejor las alteraciones climáticas y geológicas y desarrollan planes de protección contra terremotos y tsunamis.

Cosmos y microcosmos

En el gran segmento de la investigación aeroespacial y el transporte sobresale el Centro Alemán de Investigación Aeroespacial (DLR) con sede en Colonia, que agrupa 33 institutos. El DLR tiene una participación destacada en la “Misión Rosetta” de la Agencia Espacial Europea (ESA). Fue responsable de la construcción de la sonda “Philae” y del centro de control, que en 2014 supervisó el primer acometaje de la historia. Entre las numerosas infraestructuras del DLR se cuentan asimismo túneles de viento para testar modelos de avión en condiciones cuasi-reales y aviones de investigación como el HALO, que se emplea para estudiar la atmósfera.

La investigación del microcosmos es tarea de los científicos del prestigioso Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY) en Hamburgo, una de las principales instalaciones de aceleración de partículas del mundo. Con los grandes aparatos del DESY se investiga por ejemplo la interacción de las partículas elementales más pequeñas o el comportamiento de nuevos nanomateriales. El gran acelerador PETRA III del campus DESY se considera la fuente de rayos x más potente del mundo en anillo de almacenamiento. Además, a partir de 2017 la Instalación Europea de Láser de Electrones Libres de Rayos X (XFEL Europeo) marcará un nuevo hito en la materia.

Las simulaciones con equipos de computación de alto rendimiento son decisivas en muchos procesos de investigación. Una de las supercomputadoras que permiten romper moldes es el JUQUEEN del Centro de Investigación de Jülich. El primer supercomputador de Europa tiene una potencia máxima de 5,9 PetaFLOPS, equivalentes a casi 6 billardos (6.000 billones) de operaciones de cálculo por segundo. Se emplea por ejemplo para los trabajos del Proyecto Cerebro Humano (HBP). Este ambicioso proyecto de investigación de la Unión Europea tiene por objeto reunir todo el conocimiento sobre el cerebro humano y reproducir sus características mediante modelos y simulaciones informáticas. Su sede, el centro público de investigación de Jülich, es otro de los grandes polos de la investigación básica de Alemania y uno de los mayores centros de investigación de Europa. Sus cerca de 5.800 colaboradores investigan en temas de física e informática y con carácter interdisciplinar asimismo en temas de salud, “información y cerebro” y “energía y medio ambiente”.

Perspectivas internacionales

A nivel internacional Alemania participa en diversos grandes proyectos de investigación. Por ejemplo, con cerca del 20% es el país que más aporta al presupuesto de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), con sede en Ginebra (Suiza). Su Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es con 27 km. el mayor acelerador de partículas del mundo. Más de mil investigadores de Alemania participan en los experimentos del CERN.

Alemania también tiene una participación clave en las dos grandes instalaciones de investigación con sede en Grenoble, el ILL (Instituto Laue-Langevin) con su reactor nuclear de alto flujo (HFR) y la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón (ESRF). El ILL es uno de los centros de investigación de neutrones más importantes del mundo. La ESFR es la instalación más potente de su tipo.

En el Observatorio Europeo Austral (ESO), la organización europea líder para la observación astronómica, participan junto a Alemania otros 15 países. Los telescopios del ESO están ubicados en tres localizaciones en el desierto de Atacama (Chile). Desde estos observatorios se escrutan las profundidades del universo.

Además, Alemania es el principal socio europeo de la Estación Espacial Internacional (ISS). Como mayor contribuyente, Alemania financia en torno al 40% del programa de la ESA para la operación de la ISS, con lo que coopera decisivamente al uso científico de la estación espacial. El DLR coordina las aportaciones alemanas. Como miembro de la ESA, Alemania participa asimismo en el Programa ExoMarte. La primera misión en el marco de la cooperación ruso-europea se lanzó en marzo de 2016 y envió un satélite de investigación y un módulo demostrador de aterrizaje a Marte. En 2018 se posará un astromóvil en el planeta. Uno de los objetivos del proyecto es detectar huellas de vida en la superficie de Marte.

Mirando al futuro

A finales de 2016 está prevista la entrada en funcionamiento en Jordania del centro de investigación multilateral “Synchrotron- Light for Experimental Science and Applications in the Middle- East” (SESAME). Con ayuda de una fuente de luz sincrotrón de tercera generación la instalación permite revelar detalles atómicos y descubrir estructuras no visibles. Un anillo de almacenamiento de electrones donado por Alemania en 2007 fue el punto de partida para la construcción de la instalación, impulsada por la UNESCO.

Desde 2009 se está construyendo en Hamburgo la Instalación Europea de Láser de Electrones Libres de Rayos X (XFEL Europeo), cuya puesta en funcionamiento está prevista para 2017. El Láser de Electrones Libres de Rayos X ofrece a los científicos posibilidades de investigación extraordinarias a nivel mundial, como por ejemplo la obtención de detalles atómicos de virus y células e imágenes tridimensionales del nanocosmos. Alemania es el mayor socio de este proyecto internacional y gestiona la construcción y operación de la instalación.

En Darmstadt se levanta actualmente la Instalación para la Investigación con Iones y Antiprotones en Europa (centro internacional FAIR), que cuenta con la participación de diez países y según lo previsto entrará en funcionamiento en 2022. Se trata de uno de los proyectos de investigación básica física más importantes del mundo, destinado a investigar con mayor precisión la constitución de la materia y el origen del universo mediante radiación de iones y antiprotones de alta intensidad. El centro tendrá capacidad para unos 3.000 investigadores de los más diversos países.