José Benlliure, professor d’investigació del CSIC i membre de l’Institut de Física Corpuscular (IFIC), centre mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques i la Universitat de València, ha participat en un estudi, recentment publicat en la revista Nature Communications, en el qual es demostra per primera vegada que és possible identificar de manera independent neutrons produïts per un accelerador làser. Este treball, liderat per investigadors de la Universitat de Sevilla, es va desenvolupar en les instal·lacions del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, a Alemanya.

José Benlliure lidera en l’IFIC una línia d’investigació relacionada amb el desenvolupament de la tecnologia d’acceleració de partícules amb làser i aplicacions mèdiques. El resultat que s’ha publicat evidencia que els acceleradors làser poden usar-se per a generar fonts de neutrons que són de gran utilitat tant en investigació bàsica com en aplicacions de gran interés social, com la radioteràpia induïda per neutrons o la producció de radiomarcadors per a imatge mèdica. Esta nova tecnologia de generació de neutrons per làser permetrà abaratir costos i, per tant, democratitzar-ne l’ús.

Fonts de neutrons

Les fonts de neutrons constituïxen ferramentes científiques de gran valor tant per a la investigació bàsica com per a múltiples aplicacions tecnològiques i industrials. En l’àmbit de la ciència fonamental, permeten estudiar l’estructura i la dinàmica de la matèria a escala atòmica mitjançant tècniques com la dispersió de neutrons, especialment útils en física de l’estat sòlid, química, biologia i ciència de materials. A diferència d’altres partícules, els neutrons no tenen càrrega elèctrica, la qual cosa els permet penetrar profundament en els materials i proporcionar informació detallada sobre posicions atòmiques, vibracions i propietats magnètiques.

A més, les fonts de neutrons són essencials per a investigar fenòmens fonamentals en física nuclear i en àrees relacionades amb la interacció forta i l’estructura del nucli atòmic. En instal·lacions d’investigació, estes fonts poden generar-se mitjançant reactors nuclears o acceleradors de partícules, oferint feixos de neutrons amb característiques controlades per a experiments d’alta precisió.

Pel que fa a les aplicacions, els neutrons s’utilitzen en la inspecció no destructiva de materials i components industrials, permetent detectar defectes interns sense danyar-los. També tenen un paper rellevant en la medicina; per exemple, en la teràpia per captura de neutrons en bor (BNCT), una tècnica prometedora per a tractar certs tipus de càncer. Així mateix, s’empren en l’anàlisi de materials arqueològics, en la seguretat nuclear i en el desenvolupament de nous materials avançats, com aliatges resistents o superconductors.

En conjunt, les fonts de neutrons representen una infraestructura científica estratègica, ja que combinen la capacitat d’ampliar el coneixement fonamental sobre la matèria amb un impacte directe en la innovació tecnològica i el benestar social.

Neutrons generats per làser

Les fonts de neutrons generades per làser representen una tecnologia emergent dins del camp de la física nuclear i dels acceleradors compactes. En estos sistemes, polsos làser de molt alta intensitat interactuen amb un blanc sòlid o gasós, produint partícules carregades (com protons o deuterons) que, en col·lisionar amb un altre material, generen neutrons mitjançant reaccions nuclears. Este enfocament es basa en els avanços recents en làsers de potència ultraalta i en tècniques d’acceleració de partícules per plasma.

Segons explica José Benlliure, «una de les principals avantatges de les fonts de neutrons generades per làser és la seua compacitat en comparació amb les fonts tradicionals basades en reactors nuclears o grans acceleradors, cosa que obri la possibilitat de disposar d’instal·lacions més xicotetes i potencialment menys costoses». A més, apunta, «permeten generar polsos de neutrons extremadament curts, de l’orde de nanosegons o fins i tot menys, la qual cosa resulta especialment útil per a estudis de processos dinàmics ultraràpids en materials».

Una altra avantatge important és la seua flexibilitat i seguretat operativa, ja que no requerixen mantindre una reacció nuclear en cadena i poden activar-se únicament quan es dispara el làser. Finalment, estes fonts tenen un gran potencial per a aplicacions futures en radiografia d’alta resolució, ciència de materials, assajos no destructius i, en l’àmbit de la investigació bàsica, en l’estudi de reaccions nuclears i propietats fonamentals de la matèria.

Referències:

M. A. Millán-Callado, S. Scheuren, A. Alejo, J. Benlliure, R. Beyer, T. E. Cowan, B. Fernández, E. Griesmayer, A. R. Junghans, J. Kohl, F. Kroll, J. Metzkes-Ng, I. Prencipe, J. M. Quesada, M. Rehwald, C. Rödel, T. Rodríguez-González, U. Schramm, M. Roth, R. Štefaníková, S. Urlass, C. Weiss, K. Zeil, T. Ziegler & C. Guerrero  

"Single-event fast neutron time-of-flight spectrometry with a petawatt-laser-driven neutron source".

Nature Communications 17, 3154 (2026)

https://doi.org/10.1038/s41467-026-70312-7