Las partículas pueden alcanzar velocidades elevadas y tener colisiones con diversas partículas por acción de los aceleradores de partículas.
Acelerador de partículas es la denominación que recibe un dispositivo de gran complejidad que, apelando a los campos electromagnéticos, acelera partículas cargadas a velocidad elevada con la intención de provocar una colisión de partículas. Surgen, en este contexto, una enorme cantidad de partículas nuevas caracterizadas por su brevedad e inestabilidad.
En cierta manera, estos equipos tecnológicos recuerdan el accionar de los rayos cósmicos en torno a la atmósfera de la Tierra, ya que se generan en ese marco múltiples partículas inconsistentes y exóticas. Claro que los aceleradores permiten analizar las partículas resultantes, así como el fenómeno de desintegración de las mismas, en un escenario más controlado.
Tener en cuenta a esta clase de invento y seguir desarrollando aceleradores cada vez más avanzados y precisos que contribuyan a estudiar partículas estables e inestables, consideran los especialistas, sin dudas va a beneficiar significativamente a los ámbitos de la exploración espacial, la tecnología electrónica y la medicina, por ejemplo.
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ResumenHistoria del acelerador de partículas
Al repasar la historia de los aceleradores de partículas adquiere una considerable notoriedad la figura de Ernest Orlando Lawrence. Este hombre de origen estadounidense fue un químico nuclear que llegó a ser distinguido en 1939 con el Premio Nobel de Física. Entre sus aportes más sobresalientes a la ciencia figura el haber elaborado y dado impulso a una variedad de acelerador de partículas bautizada como ciclotrón.
Ese primer artefacto nació por el deseo de Lawrence de producir partículas de alta energía mediante un acelerador que fuera compacto para poder instalarlo y manipularlo en el laboratorio de radiación que había abierto y lo tenía como director. Así, pues, puso sus conocimientos teóricos y saberes prácticos al servicio de la fabricación de una cámara de aceleración que involucraba a polos de un estilo de imán llamado electroimán.
Desde entonces, sus ciclotrones fueron cada vez más desarrollados y caros. Con ellos se llegó al bombardeo de átomos de hierro, además de haberse podido producir isótopos radiactivos, los cuales se investigaron para su aplicación con propósitos terapéuticos, por detallar algunos de los usos que tuvieron.
Tipos
Es interesante instruirse acerca de los múltiples tipos que existen en materia de aceleradores de partículas, ya que cada uno tiene particularidades que lo vuelven único.
Por indicar un caso específico: hay uno que se identifica generalmente en inglés mediante el acrónimo LINAC (Acelerador lineal) que funciona con tubos o placas alineadas sobre los cuales hay una aplicación de un campo eléctrico de carácter alterno. Una vez que las partículas van aproximándose a la velocidad de la luz, crece exponencialmente la velocidad de inversión en los campos eléctricos, razón por la cual operan en esa instancia a frecuencia de microondas. Para energías muy elevadas, en este marco, en vez de placas se apela al uso de cavidades resonantes con frecuencias de radio.
La variedad de aceleradores de partículas abarca, entre otros, a los aceleradores circulares y lineales, al ciclotrón y al betatrón.
No se puede dejar de señalar que en los aceleradores de gran antigüedad se empleaba un generador para que el voltaje pudiera multiplicarse, elemento que se utilizó, por ejemplo, durante la fabricación de la bomba atómica. Se han creado, por lo tanto, aceleradores a base de corriente continua que aceleran tanto a las partículas que sirven para desencadenar reacciones nucleares.
El Stanford Linear Accelerator, un colisionador electrón – positrón, se ha posicionado a escala mundial como el más alargado de los aceleradores lineales, una variedad utilizada, generalmente, para procedimientos de radiocirugía y radioterapia bajo una configuración especial de los campos magnéticos. Para algunas técnicas se opta por la colisión de electrones contra un elemento que tenga un elevado número atómico a fin de generar haces compuestos de rayos X.
El acelerador circular, por su parte, combina campos eléctricos y magnéticos pero está limitado en cuanto a energía alcanzada. Esto se debe a la radiación sincrotrón emitida por las partículas cargadas que se aceleran. Como referencia se puede citar al acelerador circular conocido como gran colisionador de electrones y positrones que en un momento tuvieron en CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) pero terminaron reemplazando por el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Muchos estudios experimentales de física de partículas también se llevaron a cabo apelando al Tevatrón, un acelerador de partículas que funcionó hasta 2011 impulsado por Fermilab (Laboratorio Nacional Fermi). Se trató de un sincrotrón que podía acelerar, en un anillo de aproximadamente 6.3 km de circunferencia, antiprotones y protones hasta energías calculadas en prácticamente 1 TeV.
A través de detectores pertenecientes al Gran Colisionador de Hadrones, los científicos aspiran a probar contenidos de distintas teorías enmarcadas en la física de partículas.
Proyectos vinculados a los aceleradores de partículas
Desde hace décadas hay proyectos vinculados a los aceleradores de partículas.
En suelo argentino, por ejemplo, la atención se posa sobre un acelerador llamado TANDAR, útil para capacitaciones o pruebas de física nuclear, la técnica bautizada como espectrometría de masas, la investigación aplicada/básica y el trabajo de energizar a un núcleo atómico, entre otras acciones.
Hay quienes se ilusionan, en tanto, por revolucionar el sector de la física con un inmenso supercolisionador concebido como un «Futuro Colisionador Circular». Para abril de 2024, por sumar otro dato, expertos del CERN se propusieron activar el Gran Colisionador de Hadrones con la intención de aprovechar un eclipse solar en Norteamérica para rastrear materia oscura e intentar averiguar más sobre ella.
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