12 de octubre de 1999: el día en que un hijo de Damanhur vio moverse los átomos — Ahmed Zewail y la femtoquímica

En una pequeña fiesta de cumpleaños en un hogar egipcio, se apagan las luces y se encienden las velas, y alguien levanta el teléfono para captar el instante del primer soplido. Aprietas el botón, miras la foto y la encuentras «movida»: la mejilla del niño es una mancha de luz, la vela un hilo de humo estirado. Te dices que la cámara era lenta, que el instante fue más rápido que el obturador. Ese pensamiento fugaz, que no te ocupará más de dos segundos, es exactamente la pregunta que desconcertó a los químicos durante todo un siglo: ¿cómo fotografiar algo que se mueve más rápido que tu objetivo?

Y todo lo que te rodea, si te fijas bien, es una reacción química: el fósforo al encenderse, la masa que fermenta bajo un paño en la cocina, la hoja que fabrica su alimento con la luz del sol, el analgésico que deshace el nudo del dolor en tu cuerpo. La ciencia conocía el principio y el final de la historia: reactivos que entran, productos que salen, calor que se mide. Pero lo que ocurre en el medio —el instante en que el enlace entre dos átomos se afloja antes de romperse— era una puerta cerrada con llave: la vimos cerrada y luego la vimos abierta, pero nunca vimos la mano que giraba la llave.

Los químicos dieron a esa configuración pasajera —que no es ni el material de partida ni el producto final— el nombre de «estado de transición». Durante décadas siguió siendo un concepto teórico cuyos efectos se podían calcular pero nunca ver, como una huella en la arena que delata a alguien que pasó sin que llegaras a verlo. Entonces llegó el 12 de octubre de 1999, cuando la Real Academia Sueca de las Ciencias anunció que el Premio Nobel de Química iría a un científico egipcio llamado Ahmed Zewail. La mención oficial publicada en la página del premio establecía que se le otorgaba «por sus estudios de los estados de transición de las reacciones químicas mediante espectroscopía de femtosegundos». El Instituto de Tecnología de California (Caltech), en su anuncio de aquel día y citando los propios argumentos de la Academia, afirmó que el trabajo había demostrado que, con una tecnología láser ultrarrápida, era posible ver cómo se mueven los átomos dentro de una molécula durante una reacción, y que esas reacciones transcurren en una milbillonésima de segundo.

Y «una milbillonésima de segundo» es una expresión que pasa por el oído sin decir nada, así que traduzcámosla a un lenguaje que conocemos. Un femtosegundo es una milbillonésima de segundo; su proporción respecto a un segundo es, aproximadamente, la misma que hay entre un segundo y unos treinta y dos millones de años. La luz misma, lo más veloz del universo, recorre en un femtosegundo apenas un tercio de micrómetro, una distancia cientos de veces más fina que el grosor de un cabello. Y es justo en ese margen de tiempo donde vibran los átomos dentro de una molécula; una sola vibración dura habitualmente entre diez y cien femtosegundos. Es decir, que cualquier «cámara» que observe la reacción debe ser más rápida que la propia vibración, o la imagen saldrá movida, como la foto de la vela.

La idea sobre la que se construyó la femtoquímica es elegante hasta el punto de poder explicarse a un estudiante de bachillerato. El pulso láser ultracorto se divide en dos: el primero llega a la molécula y le da la energía con la que arranca la historia, fijando con precisión el instante cero. El segundo se envía después, con un retraso calculado —y ese retraso no se regula con un circuito electrónico, porque ningún temporizador electrónico puede fraccionar el tiempo hasta ese extremo, sino alargando unos micrómetros el camino que recorre la luz, de modo que la distancia adicional es, en realidad, el tiempo—. El segundo pulso lee el estado de la molécula en ese instante preciso. Luego el experimento se repite muchas veces con retrasos distintos, y las lecturas se van acumulando como fotogramas, y de esos fotogramas se construye la película.

Por honestidad, digamos también lo que no ocurrió: nadie se sentó frente a un objetivo y vio un átomo a simple vista, como quien ve un rostro en un espejo. Lo que se registró fue la huella de la luz que la molécula absorbía o emitía en cada instante, una huella que cambia con la disposición de los átomos y las distancias entre ellos, y es a partir de esas huellas sucesivas como se reconstruye la imagen del movimiento. Así que la palabra «cámara» es aquí una metáfora fiel a su resultado, no una descripción literal de un objetivo y una película; insistimos en esta distinción porque simplificar la ciencia no debe convertirse nunca en afirmar más de lo que los científicos realmente hicieron.

Lo importante de todo esto es que la química dejó de ser una ciencia que solo podía deducir a partir del «antes» y el «después». El propio camino —no solo sus dos extremos— se volvió medible, y el estado de transición, que antes solo se suponía, se convirtió en algo que se le podía preguntar y que respondía. De ahí nació todo un campo llamado femtoquímica: cómo se rompe un enlace, por qué una reacción sigue un camino y no otro, y en qué punto exacto interviene un catalizador. Quien entiende el instante decisivo del camino puede, en principio, dirigirlo, y eso es, desde entonces, la esencia de lo que ocupa a los investigadores en catálisis, energía y farmacología.

El autor de este logro nació el 26 de febrero de 1946 en Damanhur y creció en Desuq. Se graduó con honores en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alejandría, donde también completó su maestría en espectroscopía —el estudio de la luz que emite la materia— y luego viajó a cursar el doctorado en la Universidad de Pensilvania, que obtuvo en 1974. Dos años después, tras una estancia como investigador de IBM en la Universidad de California en Berkeley, se incorporó al claustro de Caltech en 1976, donde ocupó la cátedra Linus Pauling de Física Química. En noviembre de 2009 fue nombrado integrante del primer grupo de Enviados Científicos de Estados Unidos —tres científicos cuyos nombres se anunciaron juntos—, un grupo cuyo ámbito de trabajo abarcaba el norte de África, Oriente Medio y el sur y sureste de Asia.

Para quien lea esta biografía buscando un milagro: no hay ningún milagro en ella. Hay una escuela pública en una ciudad pequeña, una facultad de ciencias en una universidad egipcia, y lo que necesita cualquier estudiante en cualquier lugar: un profesor que le presta atención, y largos años de paciencia con un aparato que se niega a dar un resultado a la primera. Ahmed Zewail fue el tercer egipcio en ganar un Nobel, después del presidente Anwar el-Sadat, de la Paz en 1978, y del escritor Naguib Mahfuz, de Literatura en 1988, y el primero en las ciencias. Y hasta donde sabemos, al momento de escribir estas líneas, sigue siendo el único egipcio que ha ganado un Nobel en alguna de las ciencias naturales.

Luego llegó la etapa que los egipcios conocen mejor que el propio láser: la Ciudad Zewail de Ciencia y Tecnología. Se creó mediante la Ley 161 de 2012, promulgada en diciembre de ese mismo año, que en su momento la definió como una institución científica de investigación independiente, con personalidad jurídica pública y sin fines de lucro, y fijó su sede en Sheikh Zayed, en la ciudad de 6 de Octubre, gobernación de Guiza. Según el texto de 2012, comprendía una universidad de ciencia y tecnología, institutos de investigación en campos como energía, medicina, materiales, medio ambiente, espacio, nanotecnología y sistemas de información, y un centro para trasladar la investigación a la práctica, entonces llamado «Pirámide de la Tecnología». La ley la sometió a la supervisión del Organismo Central de Auditoría y eximió de impuestos y tasas sus excedentes y los ingresos de su actividad corriente.

Después se dictó el Decreto-Ley 166 de 2019, que modificó la ley de creación de la ciudad, con fecha del 22 de diciembre de 2019, para entrar en vigor al día siguiente de su publicación en el Boletín Oficial. La reforma eliminó del título de la ley la frase «Proyecto Nacional de Egipto para el Renacimiento Científico», añadió la palabra «Innovación» al nombre de la ciudad, que pasó a llamarse «Ciudad Zewail de Ciencia, Tecnología e Innovación», fijó su sede principal en la ciudad de 6 de Octubre, gobernación de Guiza, y cambió el nombre del centro de transferencia tecnológica de «Pirámide de la Tecnología» a «Valle de la Ciencia y la Tecnología» —el nombre que hoy aparece en el propio sitio web de la ciudad—. También sustituyó el texto de los artículos primero a séptimo: la ciudad pasó a tener un consejo de fideicomisarios presidido por el ministro competente en educación superior, con diez científicos destacados y cinco personalidades públicas como miembros, y un consejo de administración cuya composición se establece por decisión del primer ministro y que preside el director ejecutivo de la ciudad, nombrado por decisión del primer ministro por un mandato de cuatro años renovable una sola vez.

Mencionamos esta reforma solo como un hecho legislativo, nada más; evaluar la trayectoria de la ciudad es algo que requiere cifras e informes publicados, y hasta el momento de escribir estas líneas no disponemos de datos auditados sobre el número de sus estudiantes, sus egresados y sus investigaciones para presentarlos al lector, así que aquí nos limitamos a lo que dice la ley y no añadimos nada más. Lo que nos importa es que la idea de «una ciudad para la investigación científica» cuenta ya en Egipto con un respaldo legislativo con número y año, al que cualquier ciudadano puede recurrir y leer, y sobre el cual puede después preguntar —por derecho propio, no como favor de nadie— qué se ha logrado realmente.

Ahmed Zewail murió el 2 de agosto de 2016, a los setenta años. Cada 12 de octubre regresa el aniversario del anuncio sueco, y con él una pregunta más pesada que la celebración: ¿qué hacemos con el legado de un hombre que hizo de su profesión mirar el instante que nadie más ve? La respuesta, a nuestro juicio, no empieza en los presupuestos ni en los edificios, sino en el laboratorio de una escuela donde el grifo realmente funciona, en un profesor que permite a su alumno equivocarse dos veces en un experimento, y en una familia que no considera que su hijo «perdió dos años» por haber repetido una medición cuyo resultado no lo convenció.

Por eso, cuando vuelvas a mirar esa foto movida de la vela en tu teléfono, recuerda que estás ante la misma pregunta que ocupó durante medio siglo a un científico de Damanhur: que lo que nos parece un solo instante es, en realidad, una historia con principio, desarrollo y final, y que no la vemos porque nuestros ojos —no la historia— son lentos. Muéstrale la foto a tu hijo, y cuéntale que un hombre egipcio inventó una manera de observar algo miles de millones de veces más rápido que eso, y que él empezó en un aula parecida a la suya.