enefremera

Acelerador lineal
Un acelerador lineal, muchas veces llamado linac por las primeras sílabas de su nombre en inglés (linear accelerator) es un dispositivo eléctrico para la aceleración de partículas que posean carga eléctrica, tales como loselectrones, positrones, protones o iones. La aceleración se produce por incrementos, al atravesar las partículas una secuencia de campos eléctricos alternos.El concepto teórico del acelerador lineal usando un campo oscilatorio de radiofrecuencias fue concebido en 1924 por el físico sueco Gustaf Ising. Influenciado por esta idea, el ingeniero noruego Rolf Widerøe construyó el primero, con el que pudo acelerar iones de potasio hasta una energía de 50 000 eV. La aparición de generadores más potentes de radiofrecuencias, desarrollados paralos radares durante la Segunda Guerra Mundial supuso un avance importante en el diseño de los aceleradores lineales, al posibilitar la aceleración de partículas más ligeras, como los protones y electrones. En 1946 Luis Álvarez diseñó un acelerador de 875 m de longitud emplazado en una cavidad resonante, capaz de acelerar protones hasta alcanzar una energía de 800 MeV. El acelerador lineal de mayor longitud,con 3.2 km, se encuentra en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, California.
Los aceleradores lineales se utilizan en la física de partículas y para la producción de radiación para el estudio de la estructura y propiedades de la materia. También tienen aplicaciones prácticas en la industria de semiconductores y la medicina.

Desarrollo del acelerador lineal


Principo de construcción deun acelerador lineal según Ising y Wideröe.
Los primeros aceleradores de partículas con carga eléctrica se basaban en la aplicación de un voltaje continuo; la energía máxima que alcanzan las partículas en este tipo de acelerador es igual al voltaje multiplcado por su carga. La principal limitación de este diseño es que, al aumentar el voltaje hasta unas decenas de megavoltios, se produce unadescarga eléctrica en el medio. Por este motivo se buscaron alternativas a este modo de operación. Gustav Ising sugirió el uso de un voltaje alternante y Rolf Widerøe desarrolló tal concepto por primera vez en el año1928.
Este tipo de acelerador se compone de un número variable de tubos cilíndricos. Los tubos alternos están conectados entre sí, de tal modo que se aplique una diferencia de potencialoscilante entre los dos conjuntos de tubos. Debido a esta diferencia de potencial, las partículas cargadas experimentan una aceleración en el espacio entre los tubos; una vez que penetran en el tubo, este actúa como una caja de Faraday, aislándolas del campo eléctrico oscilante hasta que emergen en el otro extremo, donde experimentan un nuevo empuje. El tiempo que tardan las partículas en atravesarel tubo debe ser constante para mantenerse sincronizado con el período de oscilación del campo eléctrico. Como la velocidad de las partículas se incrementa a medida que viajan a lo largo del acelerador, los tubos deben tener mayor longitud a mayor distancia de la fuente. Los primeros aceleradores de este tipo funcionaban bien con partículas pesadas como iones, pero eran incapaces de impartiraltas energías a partículas subatómicas como protones o electrones. Debido a su poca masa, estas partículas alcanzan una velocidad cercana a la de la luz y se requiere un campo oscilante a frecuencias del orden de gigaherzios. Los klistrones, aparatos inventados en 1937 y capaces de generar estas radiofrecuencias se empezaron a emplear para usos no militares al finalizar la Segunda Guerra Mundial. Almismo tiempo, Luis Álvarez, junto con otros colaboradores de la Universidad de California, propuso emplazar el acelerador en una cavidad resonante para confinar el campo electromagnético y limitar las pérdidas por radiación.Este diseño, con algunas modificaciones, se suele usar para aceleradores de protones.
En los años 60 se introdujo un nuevo diseño en el Laboratorio Nacional de Los...