Aceleradores de particulas

Aceleradores de partículas
¿Que es?
Un acelerador de partículas es un dispositivo que utiliza campos electromagnéticos para acelerar partículas cargadas hasta altas velocidades, y así, colisionarlas con otras partículas. De esta manera, se generan multitud de nuevas partículas que -generalmente- son muy inestables y duran menos de un segundo, o bien, permite estudiar más a fondo las partículasque fueron colisionadas por medio de las que fueron generadas. Hay dos tipos básicos de aceleradores de partículas: los lineales y los circulares. El tubo de rayos catódicos de un televisor es una forma simple de acelerador de partículas.
Los aceleradores de partículas imitan, en cierta forma, la acción de los rayos cósmicos sobre la atmósfera terrestre, lo cual produce al azar una lluvia departículas exóticas e inestables. Sin embargo, los aceleradores prestan un entorno mucho más controlado para estudiar estas partículas generadas, y su proceso de desintegración.
Ese estudio de partículas, tanto inestables como estables, puede ser en un futuro útil para el desarrollo de la medicina, la exploración espacial, tecnología electrónica, etcétera.
¿Como funciona?
Como su propio nombreindica, en su forma más básica una máquina de este tipo no es más que un dispositivo que acelera partículas cargadas y luego las hace impactar contra un objetivo. Los hay de muy poca energía, como una televisión tradicional, y de muchísima energía, como el LHC que entrará en funcionamiento el año que viene, pero todos funcionan mediante el mismo concepto: la atracción y repulsión de cargas.
El tipomás sencillo y primitivo de acelerador de partículas es el tubo de rayos catódicos o CRT (Cathode Ray Tube), que sigue estando en muchas televisiones y monitores antiguos, aunque vayan siendo reemplazados ya por otro tipo de monitores como los de cristal líquido. Un tubo de rayos catódicos funciona de una manera sorprendentemente sencilla:
En primer lugar, se tiene un emisor de electrones (comoveremos, es posible acelerar otras partículas subatómicas, pero los electrones son muy fáciles de obtener y muy ligeros comparados con su carga, de modo que son las más comúnmente utilizadas). El emisor suele ser un metal que está conectado a la corriente eléctrica y se calienta mucho. Los electrones del metal, a una temperatura elevada, se agitan tanto que son capaces de escapar de él: este efecto sedenomina efecto termoiónico.
Una vez se tienen estos electrones libres, se aceleran utilizando un par de electrodos dentro de un tubo en el que hay un vacío imperfecto, uno negativo (en el extremo del tubo en el que están los electrones) y otro positivo (en el extremo opuesto). Sin entrar en disquisiciones acerca del campo eléctrico -ya tendremos tiempo de hacerlo en la serie correspondiente-,los electrones son repelidos por el electrodo cercano a ellos y atraídos por el opuesto, de modo que empiezan a moverse hacia el electrodo positivo, más y más rápido. Por eso, querido lector, si tienes una televisión “tradicional”, verás que tienen un gran fondo: no es posible tener una televisión de ese tipo que sea muy fina. La razón es que, con un acelerador de este tipo, cuanto mayor es elvoltaje entre los electrodos y más separados están (más recorrido tienen los electrones para acelerar), más velocidad pueden adquirir los electrones. Como sabes, los electrones son dirigidos a uno u otro punto de la pantalla mediante imanes, y allí forman la imagen, pero eso es ya otra historia.
¿Dónde están?

El SLAC: fue construido en 1966 y el tubo por el que se mueven las partículas estáenterrado a 10 metros de profundidad. La carretera que ves, bajo la que pasa el acelerador, es la autopista interestatal 280. Este monstruo rectísimo es capaz de proporcionar 50.000.000.000 eV (50 GeV, gigaelectronvoltios) a los electrones y positrones que acelera – los lleva a velocidades que se aproximan a la de la luz. Unas 1.000 personas trabajan en el SLAC.
Este tipo de aceleradores sigue...