Una acelerador de partículas es un dispositivo que utiliza campos electromagnéticos para acelerar partículas cargadas a velocidades muy altas, y así hacerlas impactar contra una pantalla u otras partículas y observar los resultados.
Sus aplicaciones varían, desde el Tubo de Rayos Catódicos por el cual un televisor antiguo produce una imagen, hasta el Gran Colisionador de Hadrones, un túnel de 27 km que acelera y hace impactar protones entre sí, con el objetivo de comprobar la validez del Modelo Estándar de la física de partículas.
Sus aplicaciones varían, desde el Tubo de Rayos Catódicos por el cual un televisor antiguo produce una imagen, hasta el Gran Colisionador de Hadrones, un túnel de 27 km que acelera y hace impactar protones entre sí, con el objetivo de comprobar la validez del Modelo Estándar de la física de partículas.
Vista aérea de las instalaciones del Gran Colisionador de Hadrones (LHC en inglés) cerca de Ginebra, Suiza.
Un acelerador de partículas lineal simple utiliza una zona donde existe una diferencia de potencial, generalmente un campo eléctrico generado por dos placas cargadas, para mover partículas cargadas de un punto a otro. Si se utiliza un tubo dividido por varias placas, y se cambia el sentido del campo cambiando el signo de la carga de cada placa, se alcanzan muy altas velocidades.
Utilizando varias placas e invirtiendo sus cargas se logran altas velocidades.
Una variación de los aceleradores lineales son los circulares, que utilizan campos magnéticos para alcanzar velocidades aún mayores, y presentan las ventaja de ser mas compactos.
Las limitaciones de los aceleradores lineales son las propias de la experimentación con campos magnéticos intensos, y la energía alcanzable es limitada.
Un ciclotrón acelera partículas utilizando un campo magnético perpendicular a dos mitades de discos huecos enfrentadas, insertando las partículas en el centro del círculo formado entre estos. Si existe una diferencia de potencial, y se cambia periódicamente la polaridad entre las dos placas, la partícula (afectada por ambos campos eléctrico y magnético) se moverá en espiral, alejándose cada vez mas del centro mientras se mueve entre las dos placas, a velocidades cada vez mayores. El funcionamiento de un ciclotrón se ve explicado mejor en el siguiente video, EN INGLÉS.
(https://youtu.be/cNnNM2ZqIsc)
El funcionamiento de los distintos tipos de acelerador y las diversas aplicaciones y ejemplos que se pueden encontrar en la vida cotidiana serán explicados en siguientes publicaciones.
Fuentes:
- Dr. E. Andrade, "Aceleradores de Partículas", Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México. (http://www.nucleares.unam.mx/~bijker/emfn/Andrade.pdf)
Más información:
- "Aceleradores de Partículas", Parte I, Consejo de Seguridad Nuclear, Madrid, España. (https://www.csn.es/images/stories/publicaciones/unitarias/informes_tecnicos/acelerador_particulas_ok.pdf)
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