Los cuatro aceleradores del PSI

HIPA – acelerador de protones de alta intensidad

Tres etapas (Cockcroft-Walton, ciclotrón Inyector 2, ciclotrón en anillo) llevan los protones al 79 % de la velocidad de la luz, con hasta 2,4 mA (1,4 MW): récord mundial para instalaciones de ciclotrón. El haz produce neutrones (SINQ), muones (SμS) y piones para la investigación de materiales y la física de partículas.

Piones y muones: el haz incide primero en dos ruedas de grafito giratorias, el blanco M (5 mm) y el blanco E (40 mm). Allí se forman piones que se desintegran en muones. La fuente de muones SμS utiliza los muones, entre otras cosas para mediciones μSR (muones como diminutas sondas de campo magnético en los materiales). En los años 80 los blancos eran de berilio; no resistieron el haz y desde los años 90 son de grafito. Está previsto HIMB (High-Intensity Muon Beams), con unas 100 veces más muones.

Isótopos para la medicina: los protones de HIPA también se usan directamente para producir isótopos radiactivos; ya hoy en la estación de irradiación IP2 con una parte del haz de 72 MeV. Para ello se construye TATTOOS («Targeted Alpha Tumour Therapy and Other Oncological Solutions»), una nueva instalación que dirige parte del haz de 590 MeV (unos 100 µA) a blancos de tantalio. La construcción y la puesta en marcha están previstas para 2029–2032, junto con la Universidad y el Hospital Universitario de Zúrich. Los primeros productos serán los isótopos de terbio Tb-149, Tb-152 y Tb-155.

• Tb-149: terapia alfa (destruye células tumorales a corta distancia)
• Tb-152: imagen PET
• Tb-155: imagen SPECT
• Tb-161: terapia beta; ya se usa en estudios en el Hospital Universitario de Basilea, pero se produce con neutrones fuera del PSI, no con HIPA

La idea se llama teranóstica: el mismo elemento primero para localizar el tumor y después para irradiarlo de forma dirigida desde dentro.

Ubicación: PSI Oeste (coordenada exacta no encontrada en OSM, punto aproximado). Fuentes: psi.ch – HIPA, psi.ch – Targets, Blancos de mesones (historia del berilio), psi.ch – TATTOOS, psi.ch – TATTOOS (IMPACT), psi.ch – Radiofarmacia (calendario), Sci. Rep. 2024 (isótopos de Tb), Kiselev (HIMB)

PROSCAN / COMET – protonterapia

COMET es un ciclotrón superconductor, en funcionamiento desde 2007, solo para medicina. Un degradador de grafito ajusta la energía entre 70 y 250 MeV, según la profundidad del tumor. Se trata en el Gantry 2, el Gantry 3 y la estación ocular OPTIS2.

Ubicación: PSI Oeste, Centro de Protonterapia (OSM «Proton Therapy (WPTA)»). Fuentes: Kiselev 2021 (PSI), Cyclotrons 2007

SLS – Swiss Light Source

Anillo de almacenamiento de 288 m de circunferencia. Desde la transformación en SLS 2.0 (parada desde octubre de 2023, unos 15 meses) funciona a 2,7 GeV en lugar de los 2,4 GeV anteriores, con una luz unas 100 veces más brillante. La luz se genera en imanes de curvatura (espectro amplio, p. ej. superbends) y en onduladores: filas de imanes que llevan a los electrones en eslalon y producen así luz muy brillante en longitudes de onda seleccionadas.

Ejemplos: cristalografía de proteínas en las líneas de luz PXI, PXII y PXIII (estructura de proteínas, p. ej. para medicamentos). Tomografía en S-TOMCAT e I-TOMCAT (imágenes 3D de rayos X por debajo de un micrómetro).

Fuentes: psi.ch – Storage ring, Willmott 2024 – SLS 2.0, psi.ch – TOMCAT

SwissFEL – láser de electrones libres de rayos X

Un acelerador lineal de 740 m. Después, los electrones pasan por largos onduladores (Aramis: 12 a lo largo de 60 m) y emiten destellos de rayos X coherentes, similares a un láser, que duran solo de 1 a 60 femtosegundos. Aramis (rayos X duros) funciona de 2,2 a 6,2 GeV (diseño: máx. 5,8 GeV), Athos (rayos X blandos) a unos 3 GeV.

Ubicación: en el bosque de Würenlingen, junto al recinto del PSI (orilla este del Aar, municipio de Würenlingen). Fuentes: psi.ch – SwissFEL, Paraliev 2022