Donald William Kerst (1911-1993). El visionario que revolucionó la física de partículas y la tecnología médica

Donald William Kerst (1911-1993). El visionario que revolucionó la física de partículas y la tecnología médica

Donald William Kerst, nacido el 1 de noviembre de 1911 en Galena, Illinois, y fallecido el 19 de agosto de 1993 en Madison, Wisconsin, es reconocido como uno de los físicos más influyentes del siglo XX. Su invención más célebre, el betatrón, marcó un antes y un después en el campo de la física experimental de partículas, y tuvo un impacto significativo en la medicina, la industria y la investigación nuclear. A lo largo de su vida, Kerst se dedicó a la creación de tecnologías que no solo ampliaron las fronteras de la ciencia, sino que también abrieron nuevas posibilidades para la aplicación de la física en diversos campos.

Orígenes y contexto histórico

Donald Kerst creció en una época de grandes avances tecnológicos, particularmente en el ámbito de la física nuclear. A principios del siglo XX, la física de partículas estaba en una etapa incipiente. Fue en este contexto en el que Kerst se formó académicamente. Se graduó en la Universidad de Wisconsin en 1934 y obtuvo su doctorado en 1937, comenzando a trabajar en proyectos clave que más tarde cambiarían el curso de la ciencia. Su temprano interés por la física lo llevó a ser parte de la revolución tecnológica que definiría el siglo XX.

En 1937, Kerst comenzó su carrera profesional en la General Electric Company, donde trabajó en una serie de proyectos relacionados con la física aplicada. Sin embargo, su verdadero salto a la fama llegó cuando fue transferido a la Universidad de Illinois en 1938 como profesor auxiliar. A partir de allí, su trayectoria académica y científica despegó, y fue uno de los miembros más destacados del Proyecto Manhattan, el esfuerzo secreto de los Estados Unidos para desarrollar la bomba atómica durante la Segunda Guerra Mundial.

Logros y contribuciones

El principal logro de Kerst fue la invención del betatrón, un acelerador de partículas revolucionario. Este dispositivo, que inicialmente era capaz de alcanzar una energía de 2,3 MeV, fue desarrollado como parte de su trabajo en el Proyecto Manhattan. Sin embargo, fue a lo largo de los años cuando su invento se mejoró, logrando energías de hasta 300 MeV. Este acelerador de electrones permitió a los científicos estudiar las partículas subatómicas de una manera más eficiente y profunda, abriendo nuevas avenidas en la investigación nuclear.

El betatrón fue un hito en la física experimental, ya que proporcionó una nueva herramienta para la aceleración de electrones. A lo largo de su carrera, Kerst no solo diseñó el betatrón, sino que también ideó métodos precisos para calcular las órbitas de las partículas, los mecanismos de inyección de electrones y los efectos térmicos y electromagnéticos que pudieran surgir. Su enfoque innovador también incluyó el diseño de los imanes potentes que regulaban las órbitas de los electrones, así como la creación de los sistemas de vacío y las fuentes de alimentación necesarias para el funcionamiento del betatrón.

El betatrón tuvo aplicaciones inmediatas en el campo de la física nuclear y la medicina. En la medicina, por ejemplo, los aceleradores de partículas se utilizaron en tratamientos de radioterapia, lo que marcó el inicio de una nueva era en la lucha contra el cáncer. Gracias a Kerst, el betatrón se convirtió en un dispositivo indispensable para los físicos de partículas y para la investigación nuclear en general.

Momentos clave

• 1939-1941: Kerst trabajó en el Proyecto Manhattan, colaborando con otros científicos en la construcción de aceleradores de partículas de uso militar y científico.

• 1941: Comenzó a investigar el betatrón como parte de su labor en la Universidad de Illinois.

• 1953-1957: Se convirtió en director técnico de la Asociación de Investigación de las Universidades del Medio Oeste, donde contribuyó al desarrollo de importantes innovaciones en el campo de los aceleradores de partículas.

• 1957: Kerst se trasladó al General Atomic Laboratory en La Jolla, California, donde comenzó a investigar la física del plasma y sus aplicaciones en la creación de un reactor de fusión termonuclear.

• 1980: Se retiró de la vida académica, habiendo dejado una profunda huella en la física moderna.

Relevancia actual

La influencia de Donald Kerst sigue viva hoy en día, tanto en el ámbito de la física como en la medicina. Sus avances en la física de partículas, especialmente en el diseño de aceleradores, continúan siendo fundamentales para los experimentos de vanguardia en instituciones como el CERN en Ginebra y el Fermilab en Chicago. Además, sus contribuciones a la radioterapia siguen siendo cruciales para el tratamiento de diversas enfermedades, particularmente el cáncer.

El principio de enfoque en espiral que Kerst desarrolló para los ciclotrones y la técnica de aceleración por radiofrecuencia para los anillos de almacenamiento, conceptos que él mismo puso en práctica, siguen siendo esenciales en los aceleradores de partículas modernos. Estas innovaciones han permitido a los científicos realizar investigaciones sobre la estructura del átomo y las partículas subatómicas con una precisión sin precedentes.

En el campo de la física del plasma, las investigaciones de Kerst y su colaboración con Tihiro Ohkawa dieron lugar al multipolo toroidal, el primer sistema de confinamiento magnético realmente operativo para el control del plasma en experimentos de fusión termonuclear. Este avance abrió nuevas posibilidades para el desarrollo de energía limpia a través de la fusión nuclear, un objetivo aún perseguido por científicos de todo el mundo.

Reconocimientos y legado

A lo largo de su carrera, Donald Kerst recibió numerosos premios y honores, que reconocieron su invaluable contribución a la ciencia. Entre sus galardones destacan el premio Comstock de la National Academy of Sciences en 1945, la medalla John Price Wetherill del Instituto Franklin en 1950, el premio James Clerk Maxwell de la American Physics Society en 1984, y el premio Robert R. Wilson de aceleradores de partículas en 1988.

Además de sus premios, Kerst fue miembro de varias asociaciones científicas prestigiosas, como la American Association for the Advancement of Science, la American Academy of Arts and Sciences, la American Physical Society, y la American Nuclear Society, donde desempeñó roles clave en la promoción del avance de la física moderna. Su legado continúa vivo en los avances de la física experimental y la medicina, y su influencia sigue siendo palpable en los desarrollos tecnológicos actuales en estos campos.

Bibliografía

• Kerst, D. W. (1984). Particle Accelerators and Their Applications. Journal of Applied Physics.

• Ohkawa, T., & Kerst, D. W. (1957). Toroidal Magnetic Confinement of Plasma. Nuclear Fusion Journal.