Acelerador de particulas

Acelerador de partículas

Acelerador lineal de Van de Graaf de una sola etapa de 2 MeV.
Los aceleradores de partículas son instrumentos que utilizan campos electromagnéticos para acelerar las partículas cargadas eléctricamente hasta alcanzar velocidades (y por tanto energías) muy altas, pudiendo ser cercanas a la de la luz. Además, estos instrumentos son capaces de contener estas partículas.Un acelerador puede ser desde un tubo de rayos catódicos ordinario, de los que forman parte de los televisores domésticos comunes o de los monitores de los ordenadores, hasta grandes instrumentos que permiten explorar el mundo de lo infinitamente pequeño, en búsqueda de los elementos fundamentales de la materia.
Existen dos tipos básicos de aceleradores: por un lado los lineales y por otro loscirculares. En este artículo se describirán los tipos más comunes de aceleradores de partículas.
Aceleradores de bajas energías
Al contrario de la creencia popular, los aceleradores de partículas no son aparatos exclusivos de laboratorios sofisticados, sino que también se encuentran muy presentes en la vida cotidiana de las personas, en forma de aceleradores de bajas energías. Ejemplos muysencillos de estos aceleradores, de electrones principalmente, son los televisores o monitores de ordenador (los modelos antiguos que utilizan tubos de rayos catódicos, los cuales pueden considerarse aceleradores lineales de una sola etapa) o los aparatos de rayos X que pueden encontrarse en las clínicas dentales o en los hospitales. Estos aceleradores de bajas energías utilizan un único par de electrodosa los que se les aplica una diferencia de potencial, directamente, de algunos miles de voltios. En un aparato de rayos X se calienta un filamento metálico que se encuentra entre ambos electrodos mediante el paso de una corriente eléctrica, emitiendo de este modo electrones. Esos electrones son acelerados en el campo eléctrico generado entre ambos electrodos hasta alcanzar el electrodo que seutiliza como productor de rayos X, fabricado con un metal de alto Z (por ejemplo el tungsteno). También se utilizan aceleradores de partículas de bajas energías, llamados implantadores de iones, para la fabricación de circuitos integrados.
Aceleradores de altas energías

Líneas del haz de partículas que llevan desde el acelerador de Van de Graaf a varios experimentos, en la base del Campus Jussieude París.
Aceleradores lineales
Artículo principal: Acelerador lineal

Acelerador lineal de partículas en el Argonne National Laboratory.
Los aceleradores lineales (muchas veces se usa el acrónimo en inglés linac) de altas energías utilizan un conjunto de placas o tubos situados en línea a los que se les aplica un campo eléctrico alterno. Cuando las partículas se aproximan a una placa seaceleran hacia ella al aplicar una polaridad opuesta a la suya. Justo cuando la traspasan, a través de un agujero practicado en la placa, la polaridad se invierte, de forma que en ese momento la placa repele la partícula, acelerándola por tanto hacia la siguiente placa. Generalmente no se acelera una sola partícula, sino un continuo de haces de partículas, de forma que se aplica a cada placa unpotencial alterno cuidadosamente controlado de forma que se repita de forma continua el proceso para cada haz.

En los aceleradores de partículas más antiguos se usaba un Generador de Cockcroft-Walton para la multiplicación del voltaje. Esta pieza del acelerador ayudó al desarrollo de la bomba atómica. Construido en 1937 por Philips de Eindhoven, se encuentra actualmente en el museo de cienciasnaturales de Londres (Inglaterra).
A medida que las partículas se acercan a la velocidad de la luz, la velocidad de inversión de los campos eléctricos se hace tan alta que deben operar a frecuencias de microondas, y por eso, en muy altas energías, se utilizan cavidades resonantes de frecuencias de radio en lugar de placas.
Los tipos de aceleradores de corriente continua capaces de acelerar a las...