"Gran ciencia" es un término acuñado originalmente por los historiadores para describir los principales avances científicos realizados por las naciones industrializadas durante el período de la Segunda Guerra Mundial.

La frase suele implicar una enorme inversión de capital, a menudo llegando a miles de millones de dólares. Debido a la escala masiva de estos proyectos, requieren el apoyo de los gobiernos nacionales o incluso de grupos de gobiernos. Pero, ¿vale la pena esta enorme inversión de dólares de los impuestos?

Esa es una de las preguntas clave que se formulan actualmente sobre el láser de rayos X europeo, también conocido como XFEL - un ocho años, Proyecto de 1.220 millones de euros en el que participa Alemania, Rusia, y otras nueve naciones europeas.

Descrito como "el experimento más caro de Alemania" y con una fecha de inicio estimada en septiembre de 2017, Los científicos y el público en general todavía están debatiendo las oportunidades y desafíos asociados con este enorme proyecto científico internacional.

Gran ciencia en el siglo XXI

Uno de los proyectos de Big Science más famosos en lo que va del siglo XXI fue el Gran Colisionador de Hadrones. Ese proyecto, que terminó costando alrededor de US $ 5 mil millones para construir y US $ 1 mil millones al año para ejecutar, destinado a detectar las partículas fundamentales que componen el universo. El más famoso de ellos fue la llamada "partícula de Dios" o bosón de Higgs, descrito en ese momento como el "eslabón perdido en el modelo estándar de física de partículas".

Por supuesto, aparte del bosón de Higgs, Hay un sinnúmero de otros descubrimientos menos famosos que el Gran Colisionador de Hadrones podría haber hecho y ya lo ha hecho. Pero si el proyecto no logró entregar el bosón de Higgs, ¿El gran colisionador de hadrones todavía habría sido considerado por el público como un éxito?

Para responder a esta pregunta, podríamos considerar la Instalación Nacional de Ignición en California. El proyecto finalmente se completó en 2009, cinco años más tarde de lo planeado y alrededor de cuatro veces por encima del presupuesto (el costo total terminó rondando los 3.500 millones de dólares).

El objetivo principal de la instalación era demostrar la fusión nuclear con una ganancia sustancial de energía. Si tiene éxito, podría haber tenido un impacto masivo en el suministro de energía mundial, con un legado que se extiende hacia el futuro. Sin embargo, en el segundo semestre de 2012, el experimento terminó oficialmente, habiendo alcanzado solo una décima parte de las condiciones requeridas para la ignición por fusión.

Desde 2012, la instalación se ha utilizado para innumerables otros materiales y experimentos de armas exitosos. Sin embargo, en la mente del contribuyente estadounidense, ¿Podría este proyecto considerarse un éxito si se compara con sus objetivos originales?

Moléculas explosivas

De manera similar, agobiados por el peso de las expectativas internacionales, el láser de rayos X europeo tiene un objetivo igualmente ambicioso. Este proyecto tiene como objetivo crear las primeras películas moleculares de proteínas a escala atómica, los bloques de construcción fundamentales de la vida.

La instalación consta de una vasta red subterránea de túneles, que se extiende por kilómetros por debajo de la frontera noroeste de Hamburgo en Alemania. La idea básica es enfocar billones de fotones de rayos X en un pequeño volumen de espacio que contiene una sola molécula y grabar una imagen antes de que explote.

Este concepto, conocido como "difracción antes de la destrucción" abriría una ventana completamente nueva en el mundo molecular. Sería, por ejemplo, permiten a los científicos visualizar las moléculas dentro de las células cancerosas a medida que se forman en tiempo real. La parte complicada es tomar la imagen lo suficientemente rápido para "fotografiar" la molécula intacta y no solo atrapar los escombros mientras se separan.

Debido a este enorme potencial, Los gobiernos han invertido enormes cantidades de dinero en estas instalaciones. Pero, ¿qué pasa si el experimento falla?

Después de todo el esfuerzo y el capital político invertido (sobre todo aplacando a las decenas de ciudadanos alemanes bajo cuyas casas discurre la instalación de 3,4 km), Las expectativas para el láser de rayos X europeo son comprensiblemente altas.

Cómo se sienten los alemanes sobre el láser de rayos X

De hecho, La cuestión del costo versus la recompensa fue el tema de un artículo de primera plana en la revista nacional alemana Der Speigel. En eso, prominente físico Holger Stark, director del Instituto Max Planck de Química Biofísica en Göttingen, sostiene que la inversión solo valdría la pena si no hubiera alternativas, y que el enfoque tiene desventajas.

Por ejemplo, Stark señala que por unos comparativamente miserables entre 4 y 5 millones de euros se puede comprar un microscopio electrónico de transmisión. Este microscopio también ofrece la posibilidad de poder obtener imágenes de moléculas individuales. Sin embargo, la diferencia clave es que en el microscopio electrónico las moléculas son estáticas, mientras que en el láser de rayos X europeo son libres de moverse (al menos hasta que se destruyen).

Los científicos que apoyan el proyecto del láser de rayos X dicen que la capacidad de hacer películas de moléculas "en acción" es un gran avance que bien merece la inversión. Argumentan que poder "ver" realmente los movimientos de moléculas biológicamente importantes producirá conocimientos esenciales que beneficiarán a toda la humanidad.

Por supuesto, en esta etapa simplemente no lo sabemos. Como científico Si los 1.220 millones de euros se habrían gastado mejor o no en otra parte, probablemente dependa en gran medida de si usted está involucrado en la investigación de rayos X. Nuestro propio grupo de investigación se encuentra entre las docenas de todo el mundo que esperan tener la oportunidad de obtener imágenes de moléculas antes de que exploten.

Ojos en el premio

Sin embargo, con solo unos pocos experimentos posibles a la vez, La competencia por el acceso al láser de rayos X europeo es feroz. Este ha sido otro argumento en contra de invertir tanto dinero en una instalación:solo un número comparativamente pequeño de científicos puede tener la oportunidad de usarla.

Pero de cualquier lado de la valla en el que estés, Es innegable que existe una enorme sensación de entusiasmo entre los científicos al ver lo que producirán los primeros experimentos en el láser de rayos X europeo en septiembre.

Finalmente, Existe el argumento de que la creación de las primeras películas moleculares a escala atómica del mundo sería solo el comienzo. La observación del bosón de Higgs ayudó esencialmente a validar nuestra comprensión actual de la estructura fundamental de la materia. Si bien el descubrimiento de Higgs podría eventualmente conducir al desarrollo de nuevas teorías, Podría decirse que el resultado satisfactorio de los experimentos europeos con láser de rayos X tendría aplicaciones prácticas más inmediatas.

Estos a su vez generarían muchas más preguntas, mientras los científicos se apresuran a aprovechar al máximo la nueva tecnología. Una de las preguntas clave, que ya está en la mente de muchos de los grupos que lideran esta investigación, ¿Quién se lleva el premio Nobel si la idea funciona?

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.