En las entrañas del láser más potente del mundo que aspira a curar el cáncer

Mientras Du manipula el sistema, ve por el rabillo del ojo un fulgor verde: el láser ha golpeado su retina. Y, como con la lupa con el papel, es capaz de quemarla. Rápidamente, el profesor Gérard Mourou, su tutor, le lleva al hospital. Al examinarle, el médico le pregunta cómo se ha hecho esa lesión ocular. «¿Por qué?», le dice Du después de explicarle qué es lo que estaba haciendo. «Porque es una herida perfecta», responde. Por casualidad, aquel accidente laboral se convirtió en el germen de una de las técnicas más utilizadas hoy en día en cirugía ocular, con la que han sido tratadas millones de personas en todo el mundo.

No se usa solo para eso: actualmente esta tecnología se utiliza para realizar cortes milimétricamente precisos que ayudan en campos como la nanotecnología, que se afana en crear componentes cada vez más pequeños que quepan en nuestros móviles; o para apuntar directamente a las células cancerosas, localizarlas y destruirlas con una eficacia mayor que los tratamientos de radioterapia actuales.

«Si el siglo XX supuso el triunfo del electrón, el siglo XXI será el del láser», dice Mourou convencido. Han pasado tres décadas de aquel 'incidente ocular' con su alumno, y hoy se encuentra charlando con periodistas de todo el mundo en el centro del programa ELI-NP (siglas de Extreme Light Infrastructure-Nuclear Physics) en Magurele, una ciudad a una hora del centro de Bucarest, capital de Rumanía. En aquel moderno centro que echó a andar pandemia mediante, rodeado de naturaleza y agua, se encuentra el láser más potente del mundo 'encerrado' en una sala de 2.500 metros cuadrados, un proyecto que propuso el propio Mourou a principios de los 2000, si bien el plan inicial finalmente fue 'disgregado' en tres instalaciones, repartidas ahora entre Rumanía (que alberga el mencionado ELI-NP y 'joya de la corona' del programa), República Checa (ELI Beamlines, dedicado al desarrollo de fuentes secundarias basadas en la aceleración de partículas cargadas) y Hungría (ELI Alps, con pulsos aún más cortos pero capaces de 'fotografiar' las reacciones que ocurren a nivel atómico).

Todo para seguir indagando aplicaciones de la tecnología láser que Mourou desarrolló cinco años antes de aquella 'herida perfecta', con su por aquel entonces también estudiante Donna Strickland. La idea era experimentar con los láseres para crear pulsos ultracortos de alta intensidad sin destruir el material amplificador, un problema que venían lastrando este tipo de sistemas. A ella le pareció algo demasiado simple, pero se puso manos a la obra. Ambos crearon la técnica Chirped-Pulse Amplification (CPA, por sus siglas, traducido como 'amplificación de pulso gorjeado'), un novedoso enfoque que estiraba los pulsos a tiempo para reducir su potencia máxima para, después, amplificarlos y comprimirlos.

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Con ello, conseguían 'empaquetar' su poder en un pequeño espacio, aumentando drásticamente la intensidad, dirigiéndola hacia un punto ínfimo –a veces de menos del grosor de un cabello– sobre el que produce unas presiones tan altas que pueden llegar a emular la presión que ejercerían varias Torres Eiffel sobre la yema de un dedo. Por aquella 'simple' idea, Mourou y Strickland ganaron el Nobel de Física en 2018. «Partimos de un pequeña semilla de luz con muy, muy poca energía, que va a ser amplificada millones y millones de veces», explica Mourou mientras contempla las instalaciones que impulsó con entusiasmo.

Tanto que en 2013 protagonizó un polémico vídeo por el que fue tachado de «sexista» al incluir un baile en el que supuestas alumnas suyas acababan quitándose las batas de laboratorio al ritmo de una pegadiza canción 'reggae' que contaba las bondades del láser. «En el momento en el que lo hicimos, el objetivo era popularizar la investigación que se estaba realizando sobre el proyecto ELI y romper la imagen de sobriedad que la ciencia transmite a menudo –se excusó el científico en un comunicado–. Lamento sincera y profundamente la imagen que transmite este vídeo».

Controversias aparte, casi dos décadas después de que él propusiera la idea y 320 millones de euros de inversión final –casi todo aportado por la Unión Europea–, el láser es una realidad.

«¡Señal enviada!», dice a través de sus auriculares con micrófono la ingeniera Antonia Toma, quien orquesta al equipo, formado por personal adscrito al propio centro y responsables de la compañía Thales –la empresa francesa cuya división experta en láseres ha desarrollado, instalado, mantiene y opera las instalaciones– en cada uno de los disparos que se llevan a cabo en la habitación aledaña. Allí, dos 'brazos' de láser, compuestos por varias cajas rojas y negras inician el proceso, que se ve amplificado, comprimido, limpiado de impurezas y dirigido por cristales de zafiro de titanio, redes de difracción revestidas de oro y cientos de espejos de todos los tamaños hasta su destino final, los distintos experimentos repartidos en diferentes cámaras.

En las pantallas de la sala de control aparece un haz verde y azul sobre fondo morado acompañado de diferentes gráficos que indican la potencia del disparo. «Otra vez más», dice Toma. Salvo el cambio en las pantallas, en la sala no se nota nada más.

«Cuando se están realizando disparos, debemos tener tapados los cristales», indica Ioan Dancus, el responsable del Departamento del Sistema Láser de ELI-NP apuntando con el dedo a unas persianas opacas sobre las ventanas que dan a las instalaciones del láser. «El mayor peligro aquí no es la radiación, sino problemas oculares derivados de los haces. Por eso, cuando operamos dentro, llevamos unas gafas especiales». Que se lo digan a Du.

Porque este láser es tan intenso que puede llegar a producir una potencia de 10 petavatios, una unidad de potencia equivalente a mil billones de vatios que no llega ni de lejos al consumo combinado de toda la potencia energética mundial combinada. «Es el láser operativo más potente del mundo hasta la fecha; aunque China está detrás de poner en marcha uno de 100 petavatios», indica Dancus.

Sin embargo, y aunque pueda parecer lo contrario, no se trata de un desmesurado derroche de energía ni las facturas de la luz en el ELI-NP son desorbitadas. El truco aquí está en el tiempo: esa potencia solo se mantiene 25 femtosegundos, una unidad que significa la milbillonésima parte de un segundo. «Las instalaciones ganaron el año pasado un premio National Energy Globe porque las necesidades energéticas de la infraestructura están íntegramente cubiertas mediante energía geotérmica y electricidad. El sistema no utiliza combustibles fósiles como fuente de energía, sino la geotermia, que alimenta tanto los sistemas de calefacción como de refrigeración. El impacto al medio ambiente es insignificante», señala Dancus, quien explica que el láser podría dispararse una vez cada minuto, si bien «normalmente hay que cambiar la configuración del sistema dependiendo del experimento», por lo que la cadencia es más o menos de 30 o 40 disparos diarios.

El sistema láser de alta potencia cuenta con 6 haces de salida que pueden ser enviados a siete cámaras experimentales en las que diferentes centros de investigación pueden probar sus experimentos. Por ejemplo, en este momento Thales y la compañía Marvel Fusion están poniendo a punto una actualización de su sistema que explora las interacciones entre láser-plasma, clave en la comprensión de los procesos de fusión para los futuros reactores nucleares que recrearán la energía ilimitada y limpia de las estrellas. «Pero el láser está abierto a toda la comunidad científica y periódicamente se abren convocatorias para que investigadores de todo el mundo puedan usar las instalaciones», señala Dancus. Porque su luz es, además, una herramienta para cambiar las propiedades de la materia: los aislantes eléctricos se convierten en conductores y los rayos láser ultrafinos hacen posible taladrar agujeros en diversos materiales de forma extremadamente precisa, incluso en materia viva.

No acaban ahí sus aplicaciones. Esta tecnología, aseguran desde ELI-NP, también podrá ser clave para eliminar los residuos radiactivos, ya que podría acelerar procesos que, de forma natural, duran décadas, como la desactivación de los isótopos radiactivos. Además, será una herramienta recurrente en la exploración espacial; de hecho, esta tecnología ya se encuentra equipada en rovers que están buscando restos de vida en Marte.

Aún más: esta técnica podría ser una gran aliada para acabar con los residuos espaciales al expulsarlos fuera de la órbita o como sistemas de defensa y militares, con municiones guiadas por láser, telemetría para conocer la posición del enemigo o incluso engañarlo. «Pero, de momento, aquí en ELI-NP no estamos explorando las aplicaciones militares», puntualiza Dancus.

Pero, sin lugar a dudas, las aplicaciones más esperadas son las que tienen que ver con el campo de la medicina, sobre todo en la lucha contra el cáncer. Más allá de la cirugía ocular correctiva, ahora los científicos exploran sobre la prometedora terapia de protones, un tratamiento que parece tener menos efectos secundarios que la radiación tradicional debido a que los disparos son más precisos y dirigidos. Este método ya es una realidad en los hospitales, sobre todo para tratar tumores oculares, cerebrales y pulmonares. «Pero hasta ahora los equipos son muy voluminosos. Poco a poco se irán haciendo más pequeños y baratos, como ha ocurrido con los láser oculares», explica Dancus.

Sin embargo, aún quedan por delante años de estudio y experimentación. Y este enclave a una hora escasa del centro de Bucarest promete ser uno de los protagonistas de la nueva era del láser.