Acelerador de Partículas

Aceleradores de partículas
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INTRODUCCIÓN

Acelerador de partículas
El círculo grande marca la situación del túnel del LEP, el gran colisionador de electrones-positrones del CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear), que estuvo en funcionamiento hasta finales de 2000. El túnel, que se encuentra a 100 m de profundidad y tiene una circunferencia de 27 km, albergará el grancolisionador de hadrones LHC.
CERN/Science Source/Photo Researchers, Inc.
Aceleradores de partículas, dispositivos empleados para acelerar partículas elementales e iones hasta altas energías. Son los instrumentos de mayor tamaño y más costosos utilizados en física. Todos tienen los mismos componentes básicos: una fuente de partículas elementales o iones, un tubo donde existe un vacío parcial enel que las partículas pueden desplazarse libremente y un sistema para aumentar la velocidad de las partículas.
Las partículas cargadas se aceleran mediante un campo electrostático. Por ejemplo, situando electrodos con una gran diferencia de potencial en los extremos de un tubo en el que se había hecho el vacío, los científicos británicos John D. Cockcroft y Ernest Walton consiguieron acelerarprotones hasta 250.000 electronvoltios (eV). Otro acelerador electrostático es el acelerador Van de Graaff, desarrollado a principios de la década de 1930 por el físico estadounidense Robert Jemison van de Graaff. Este acelerador emplea el mismo principio que el generador de Van de Graaff, y establece un potencial entre dos electrodos transportando cargas mediante una cinta móvil. Los aceleradores Vande Graaff modernos aceleran partículas hasta energías de 15 MeV (un megaelectronvoltio, o MeV, equivale a un millón de eV).
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ACELERADOR LINEAL
El acelerador lineal, también llamado “linac”, fue concebido a finales de la década de 1920. Utiliza tensiones alternas elevadas para impulsar partículas a lo largo de una línea recta. Las partículas atraviesan una serie de tubos metálicos huecossituados dentro de un cilindro en el que se ha hecho el vacío. La tensión alterna se sincroniza de forma que la partícula sea impulsada hacia delante cada vez que pasa por un hueco entre dos tubos metálicos. En teoría, pueden construirse aceleradores lineales de cualquier energía. El más grande del mundo, situado en la Universidad de Stanford (Estados Unidos), tiene una longitud de 3,2 km. Puedeacelerar electrones hasta una energía de 50 GeV (un gigaelectronvoltio, o GeV, corresponde a mil millones de eV). El acelerador lineal de Stanford está diseñado para hacer colisionar dos haces de partículas acelerados de forma consecutiva por el linac y mantenidos temporalmente en anillos de almacenamiento (véase el apartado de este artículo “Colisionadores con anillo de almacenamiento”).
3CICLOTRÓN

Ernest O. Lawrence
El físico estadounidense Ernest O. Lawrence fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1939 por el invento y desarrollo del ciclotrón, un dispositivo para acelerar partículas subatómicas.
© The Nobel Foundation
El físico estadounidense Ernest O. Lawrence obtuvo el Premio Nobel de Física en 1939 por un avance en el diseño de aceleradores llevado a cabo aprincipios de la década de 1930. Lawrence desarrolló el ciclotrón, el primer acelerador circular. Es una especie de acelerador lineal arrollado en una espiral. En vez de tener muchos tubos, la máquina sólo tiene dos cámaras de vacío huecas, llamadas des, cuya forma es la de dos D mayúsculas opuestas entre sí (así: D). Un campo magnético producido por un potente electroimán hace que las partículas semuevan en una trayectoria curva. Las partículas cargadas se aceleran cada vez que atraviesan el hueco entre las des. A medida que las partículas acumulan energía, se mueven en espiral hacia el borde externo del acelerador, por donde acaban saliendo.

Ciclotrón y sincrotrón
En física se emplean aceleradores de partículas para estudiar la naturaleza de la materia. Estas enormes máquinas aceleran...