ACELERADOR DE PART√ćCULAS

Fecha 22/6/2010 15:49:28 | Tema: Novedades de Ciencia y Tecnologia

El acelerador de partículas no es un invento reciente ni mucho menos, aunque en la actualidad los experimentos del LHC (Gran Colisionador de Hadrones) alcanzaron una gran popularidad. Se trata de una máquina que se comenzó a utilizar a principios del siglo XX, y que fue adquiriendo diferentes formas y usos a lo largo de las décadas.

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Sincrotrón (Wikipedia)

Un acelerador de partículas es básicamente un aparato en el cual las partículas cargadas eléctricamente (electrones o iones) adquieren una gran velocidad y, gracias a ella, un grado de energía muy elevado, por medio de un campo eléctrico o magnético. Así, se pueden obtener rayos X o neutrones emitidos como resultado de una reacción nuclear que obligan a esas partículas aceleradas a bombardear un blanco apropiado que, a su vez, emite rayos X o neutrones.
Los grandes aceleradores de partículas son instrumentos de investigación científica extraordinariamente importantes, sobre todo en lo que refiere a la física nuclear. Pero también se utilizan otros tipos de aceleradores más reducidos para otros campos de la ciencia, como la medicina y la tecnología.

Un haz de part√≠culas, merced a su energ√≠a cin√©tica, puede penetrar en los √°tomos del material bombardeado y provocar diversas transformaciones. En los laboratorios de f√≠sica nuclear, se estudia la naturaleza de esas transformaciones, intentando sacar conclusiones acerca de las propiedades y las estructuras de los n√ļcleos at√≥micos.

Los resultados obtenidos en los aceleradores de partículas son numerosos. Ciertos isótopos radioactivos no pueden obtenerse si no es mediante el bombardeo por aceleración de partículas en un blanco determinado.

Se descubrieron varias partículas hasta entonces desconocidas, como las antipartículas y los mesones, a través de la colisión a gran velocidad de haces de electrones e iones.

La energ√≠a cin√©tica de las part√≠culas aceleradas se expresa en electronvoltios (eV). En la pr√°ctica se emplean, preferentemente, los m√ļltiplos de dicha unidad. Por ejemplo, 1Kev es igual a 10 elevado al 3: 1 KeV = 103 eV. Tambi√©n se usan m√ļltiplos como 1 MeV = 103 KeV = 106 eV, √≥ 1 GeV = 103 MeV = 109 eV, √≥ 1 TeV = 103 GeV = 1012 eV.

La energ√≠a de las part√≠culas que es posible alcanzar en un acelerador de part√≠culas var√≠a desde unas decenas de KeV, en los aparatos m√°s peque√Īos, hasta los 14 TeV que te√≥ricamente puede alcanzar el Gran Colisionador de Hadrones.

Existen distintos modelos de aceleradores de part√≠culas, cada cual dise√Īado para responder a determinados usos y velocidades de colisi√≥n.

Cuando se desea alcanzar una energía de las partículas de alrededor de 8 MeV o menos, se utilizan aparatos que disponen de un solo tubo de aceleración rectilínea en el cual las partículas procedentes de la fuente de iones o de electrones son liberadas en un extremo, a muy alta tensión, de un tubo largo, aislado, cuyo otro extremo se halla conectado a la tierra. Las partículas así son atraídas por la diferencia de potencial hacia el extremo conectado a la tierra.

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Dise√Īo de un ciclotr√≥n (Wikipedia)

Si se desea obtener una energía más alta, las partículas deben ser objeto de varias aceleraciones sucesivas para alcanzar la velocidad adecuada. En un acelerador lineal, para iones positivos, el haz atraviesa una serie de cilindros de longitud creciente.

El ciclotrón, no difiere en principio de este sistema lineal, pero en vez de utilizar cilindros de diferente longitud, se coloca un campo magnético perpendicular a la trayectoria de la partícula, de forma que esta se desplaza a lo largo de una espiral cuyo radio aumenta progresivamente.

En los betatrones, los electrones son acelerados por un aumento de la intensidad de un campo magnético perpendicular a una trayectoria circular, procediendo dicho campo magnético de un electroimán colocado en el centro.

Por otro lado, los sincrotrones utilizan métodos más simples para alcanzar una energía elevada. Se componen de una cámara en forma de anillo colocada entre los polos de un electroimán anular.

Fuentes: Enciclopedia Focus, La Técnica y la Materia, Editorial Argos, Barcelona

http://espaciociencia.com/
http://revistadigitalavalon.es/?p=1819



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