mini|300px|Logotipo del Instituto Paul Scherrer thumb|300px|El PSI se localiza en ambas orillas del río Aar, en el cantón de Argovia (Suiza)
El Instituto Paul Scherrer (nombre original: Paul Scherrer Institut; PSI) es un organismo de investigación multidisciplinario ubicado en Suiza. Dedicado a los campos de las ciencias naturales y de la ingeniería física, se localiza en el cantón de Argovia, en los municipios de Villigen y Würenlingen (a ambos lados del río Aar), y ocupa una superficie de más de 35 hectáreas.PSI-magazine 5232, issue 3/2018, p. 39 Al igual que la Escuela Politécnica Federal de Zúrich y la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), el PSI pertenece al Dominio de los Institutos Federales de Tecnología de Suiza, dependiente de la Confederación Suiza. El PSI emplea a unas 2.100 personas. Realiza investigación básica y aplicada en los campos de la materia y de los materiales, la salud humana, y la energía y el medio ambiente. Aproximadamente el 37% de las actividades de investigación del PSI se centran en las ciencias de los materiales, el 24% en las ciencias de la vida, el 19% en la energía en general, el 11% en la energía y la seguridad nucleares y el 9% en la física de partículas.
Desarrolla, construye y opera instalaciones de investigación grandes y complejas, y las pone a disposición de las comunidades científicas nacionales e internacionales. En 2017, por ejemplo, más de 2.500 investigadores de 60 países diferentes acudieron al PSI para aprovechar la concentración de instalaciones de investigación a gran escala en el mismo lugar, única en el mundo. Cada año se llevan a cabo unos 1.900 experimentos en las aproximadamente 40 estaciones de medición de estas instalaciones.
En los últimos años, el instituto ha sido uno de los mayores receptores de dinero del fondo de loterías suizo.
Historia + Directores del PSIPeriodoDirector1988–1990Jean-Pierre Blaser1990–1991Anton Menth1991–1992Wilfred Hirt (interino)1992–2002Meinrad Eberle2002–2007Ralph Eichler2007–2008Martin Jermann (interino)2008–2018Joël Mesot2019–2020Thierry Strässle (interino)Desde el 1 de abril de 2020Christian Rüegg
El instituto, que lleva el nombre del físico suizo Paul Scherrer, se creó en 1988 cuando el EIR (Eidgenössisches Institut für Reaktorforschung, Instituto Federal Suizo para la Investigación de Reactores, fundado en 1960) se fusionó con el SIN (Schweizerisches Institut für Nuklearphysik, Instituto Suizo de Investigaciones Nucleares, fundado en 1968). Los dos institutos, situados en orillas opuestas del río Aar, sirven como centros nacionales de investigación: uno se centra en la energía nuclear y el otro en la física nuclear y de partículas. Con el paso de los años, la investigación en los centros se expandió a otras áreas, y la física nuclear y de reactores ha llegado a representar solo el 11 por ciento del trabajo de investigación en la institución. Desde que Suiza decidió en 2011 eliminar progresivamente la energía nuclear, esta investigación se ha centrado principalmente en cuestiones de seguridad, como por ejemplo, la forma de almacenar los residuos radiactivos de forma segura en un depósito geológico profundo.
Desde 1984, opera (inicialmente como SIN) el centro de protonterapia para el tratamiento de pacientes con melanomas oculares y otros tumores ubicados en el interior del cuerpo. Hasta 2020, habían sido tratados en el centro más de 9.000 pacientes.
El instituto también participa activamente en la investigación espacial. Por ejemplo, en 1990 los ingenieros del PSI construyeron el detector del telescopio EUVITA para el satélite ruso Spectrum X-G y posteriormente también suministraron a la NASA y a la Agencia Espacial Europea detectores para analizar la radiación en el espacio. En 1992, los físicos del PSI utilizaron espectrometría de masas nuclear y métodos de carbono radiactivo para determinar la edad de Ötzi, la momia encontrada en un glaciar en los Alpes de Ötztal un año antes, a partir de pequeñas muestras de solo unos pocos miligramos de hueso, tejido y hierba.Bonani, G. et al.: Altersbestimmung von Milligrammproben der Ötztaler Gletscherleiche mit der Beschleunigermassenspektrometrie-Methode (AMS). Report of the 1992 International Symposium in Innsbruck. In: Universität Innsbruck (publisher): Publications of the University of Innsbruck. Der Mann im Eis. 187. Innsbruck 1992, p. 108–116 Se analizaron con el acelerador de partículas electrostático TANDEM de Hönggerberg, cerca de Zúrich, que en aquel momento era operado conjuntamente por el ETH de Zúrich y el PSI.
El biólogo estructural británico Venkatraman Ramakrishnan, nacido en la India, recibió en 2009 el Premio Nobel de Química, entre otras cosas, por sus investigaciones en la fuente de luz sincrotrónica de Suiza (SLS), una de las cuatro instalaciones de investigación a gran escala del PSI. Sus investigaciones allí permitieron a Ramakrishnan aclarar cómo son los ribosomas y cómo funcionan a nivel de moléculas individuales. Utilizando la información codificada en los genes, los ribosomas producen proteínas que controlan muchos procesos químicos en los organismos vivos.
En 2010, un equipo internacional de investigadores del PSI utilizó muones negativos para realizar una nueva medición del protón, y descubrió que su radio es significativamente menor de lo que se pensaba anteriormente: 0,84184 femtómetros en lugar de 0,8768. Según informes de prensa, este resultado no solo fue sorprendente, sino que también podría cuestionar los modelos físicos anteriores. Las mediciones solo fueron posibles con el acelerador de protones HIPA de 590 MeV del PSI porque su haz de muones generado secundariamente es el único en todo el mundo que es lo suficientemente intenso como para realizar el experimento.
En 2011, investigadores del PSI y de otros lugares lograron descifrar la estructura básica de la molécula de la proteína rodopsina con ayuda del SLS. Este pigmento óptico actúa como una especie de sensor de luz y desempeña un papel decisivo en el proceso de la visión.
El llamado "detector de píxeles de barril" construido en el PSI fue un elemento central en el detector CMS de la Organización Europea para la Investigación Nuclear de Ginebra y, por lo tanto, participó en la detección del bosón de Higgs. Este descubrimiento, anunciado el 4 de julio de 2012, mereció el Premio Nobel de Física un año después.
En enero de 2016, se transportaron 20 kilogramos de plutonio del PSI a los Estados Unidos. Según un artículo de prensa, el gobierno federal tenía un almacén secreto de plutonio en el que se guardaba el material desde los años 1960 para construir una bomba atómica, como se planeó en aquel momento. El Consejo Federal lo negó, manteniendo que el contenido de plutonio-239 del material en cuestión estaba por debajo del 92 por ciento, lo que significaba que no era apto para fabricar armas atómicas. La idea era más bien utilizar el material obtenido del combustible nuclear reprocesado del reactor de investigación Diorit, que estuvo en funcionamiento entre 1960 y 1977, para desarrollar una nueva generación de tipos de elementos combustibles para centrales nucleares, lo que, sin embargo, nunca llegó a suceder. Cuando en 2011 se decidió eliminar progresivamente la energía nuclear en Suiza, quedó claro que ya no había ningún uso para este material. En la Cumbre de Seguridad Nuclear de 2014, el Consejo Federal decidió cerrar la instalación suiza de almacenamiento de plutonio. Un acuerdo bilateral entre los dos países significó que el plutonio podría transferirse a Estados Unidos para su posterior almacenamiento.
En julio de 2017, se investigó y visualizó la alineación tridimensional de la magnetización dentro de un objeto magnético tridimensional con la ayuda del SLS sin afectar al material. Se espera que la tecnología sea útil para desarrollar mejores imanes, que podrían utilizarse por ejemplo para motores o almacenamiento de datos.
Joël François Mesot, antiguo director del PSI (de 2008 a 2018), fue elegido presidente de la ETH de Zúrich a finales de 2018. Su puesto fue asumido temporalmente por el físico y jefe de personal del PSI, Thierry Strässle, a partir de enero de 2019. El físico Christian Rüegg fue nombrado director del PSI el 1 de abril de 2020. Anteriormente, había sido jefe de la división de investigación de Neutrones y Muones del PSI.
A lo largo de los años se han fundado numerosos organismos a partir del PSI para poner los resultados de sus investigaciones a disposición de la sociedad en general. La mayor empresa derivada, con 120 empleados, es DECTRIS AG, fundada en 2006 en la cercana Baden y especializada en el desarrollo y comercialización de detectores de rayos X. En 1999 se fundó SwissNeutronics AG en Klingnau, que vende componentes ópticos para instalaciones de investigación de neutrones. Cerca del PSI se han instalado varias filiales recientes del instituto, como el fabricante de armazones de metal-orgánicos novoMOF, o el desarrollador de fármacos leadXpro, en el parque Innovaare, que fue fundado en 2015 con el apoyo de varias empresas y del cantón de Aargau.PSI-Magazine 5232, issue 3/2018, p. 8–20
Áreas de investigación y especialidades thumb|Edificio administrativo en Würenlingen, en el lado este del emplazamiento del PSI
El PSI desarrolla, construye y opera varios aceleradores de partículas, como por ejemplo un ciclotrón de 590 MeV, que en funcionamiento normal suministra una corriente de haz de aproximadamente 2,2 mA. También gestiona cuatro grandes centros de investigación: una fuente de luz sincrotrónica (SLS), especialmente brillante y estable, una fuente de neutrones por espalación (SINQ), una fuente de muones (SµS) y un láser de rayos X de electrones libres (SwissFEL). Esto convirtió al PSI en 2020 en el único instituto del mundo que disponía de las cuatro sondas más importantes para investigar la estructura y dinámica de la materia condensada (neutrones, muones y radiación sincrotrónica) en un campus para la comunidad internacional de usuarios. Además, las instalaciones objetivo del HIPA también producen piones que alimentan la fuente de muones, y la fuente de neutrones ultrafríos UCN produce partículas muy lentas. Todos estos dispositivos se utilizan para la investigación en física de partículas.
La investigación en el PSI se lleva a cabo con la ayuda de estas instalaciones. Sus áreas de interés incluyen:
Materia y materiales Todos los materiales están formados por átomos. La interacción de los átomos y su disposición determinan las propiedades de cada material. La mayoría de los investigadores en el campo de la materia y los materiales del PSI quieren saber más sobre cómo se relaciona la estructura interna de diferentes materiales con sus propiedades observables. La investigación fundamental en esta área contribuye al desarrollo de nuevos materiales con una amplia gama de aplicaciones, por ejemplo en ingeniería eléctrica, medicina, telecomunicaciones, movilidad, nuevos sistemas de almacenamiento de energía, computación cuántica y espintrónica. Los fenómenos investigados incluyen la superconductividad, el ferromagnetismo y el antiferromagnetismo, fluidos con espín cuántico y aislantes topológicos.
Los neutrones se utilizan intensamente en la investigación de materiales en el PSI porque permiten un acceso único y no destructivo al interior de los materiales en una escala que va desde el tamaño de átomos hasta objetos de un centímetro de largo. Por lo tanto, sirven como sondas ideales para desarrollar temas de investigación fundamentales y aplicados, como los sistemas de espín cuántico y su potencial de aplicación en futuras tecnologías informáticas, las funcionalidades de membranas lipídicas complejas y su uso para el transporte y la liberación selectiva de sustancias farmacológicas, así como la estructura de nuevos materiales para el almacenamiento de energía como componentes clave en redes energéticas inteligentes.