Sincro-Ciclotron
Páginas: 5 (1245 palabras)
Publicado: 27 de noviembre de 2012
Introducción
Desde tiempos muy remotos. El ser humano a intentado buscar formas para llevar objetos a velocidades muy altas, controlar trayectorias y estudiar sus límites, pero para lograr buenos resultados, los científicos debían proponer buenos experimentos que no demandaran tanta energía. En el año 1927 se comenzaron a construir los primeros laboratorios enfocados al estudio del microcosmoscon el fin de poder ver cómo se comporta la materia a muy alta velocidad para lograr nuevos estados energéticos y poder estudiar cómo se comporta.
Existen muchos instrumentos o dispositivos para acelerar partículas, construidos con diferentes mecanismos a lo largo de la historia.
Existen los aceleradores de voltaje directo como los rayos catódicos, que fueron los primeros en construirse, dondese aplica una diferencia de potencial para acelerar partículas, pero éstas no alcanzan grandes estados energéticos ya que la velocidad que obtengan depende del voltaje que puede ser alcanzado por la fuente de poder.
Los betatrones son aceleradores de electrones a partir de la inducción magnetica mediante la ley de Faraday, que consiste en un transformador con un gran tubo vacío como su bobinasecundaria, donde se aplica una corriente alterna de unos 50000 voltios que acelera los electrones en el tubo de vacío que hace de bobina secundaria, haciéndolos girar alrededor de una trayectoria circular alcanzando estados energéticos de 108 eV.
Las cavidades resonantes son aquellas donde la partícula es acelerada cuando es sometida a un voltaje alterno que entra en resonancia con eldesplazamiento, de forma tal que se sincronice la posición y el cambio de polaridad en el voltaje.
El sincrociclotrón es un acelerador que utiliza el mecanismo de las cavidades resonantes y es una modificación al ciclotrón donde las partículas solamente llegan a los 30MeV debido a que la masa comienza a experimentar efectos relativistas por las altas velocidades que adquiere la partícula acelerada en elproceso.
Desarrollo
El ciclotrón fue construido por el físico norteamericano Ernest Lawrence en 1929, creando la máquina aceleradora de partículas más efectiva de la época, su estructura requiere de mucho espacio y funcionan a través del mecanismo de aceleración resonante, donde los atraviesa un campo magnético que hace describir trayectorias circulares a las partículas con carga que viajan enel interior del acelerador, mediante unas placas en forma de D que están colocadas frente a frente y conectadas a una fuente de poder alterna que cambia de polaridad cada vez que la partícula atraviesa las placas, es decir, si la partícula es un ion positivo, está se acelerará hacia la placa que tiene el polo negativo y una vez dentro de esa placa, el campo eléctrico se invierte para hacerlaregresar trazando una trayectoria circular a causa del campo magnético que atraviesa las placas de forma perpendicular, esto hace que la partícula se acelere formando una trayectoria con forma de espiral.
La imagen muestra un esquema de un ciclotrón, donde el espiral es la trayectoria de la partícula que es perpendicular al campo magnético homogéneo.
El único problema con el ciclotrón es que laspartículas aceleradas no pueden alcanzar una velocidad superior al 10% de la velocidad de la luz, porque la masa a mayores velocidades cambiaría a un estado relativista y no se podría sincronizar el cambio de polaridad del voltaje con el paso de placa a placa de la partícula.
Sincrociclotrón
El experimento de Bucherer en 1909 muestra la valides de la dependencia funcional de la masa de unapartícula con la velocidad de ésta, según la ecuación:
Donde m0 es la masa propia de la partícula, V es la velocidad de esta y C es la constante velocidad de la luz, por lo tanto, si V se acerca a la velocidad de la luz, m que es la masa relativista, tiende a infinito. Con esta condición, alcanzar velocidades cercanas a la velocidad de la luz, implica aumentar infinitamente la energía para poder...
Desde tiempos muy remotos. El ser humano a intentado buscar formas para llevar objetos a velocidades muy altas, controlar trayectorias y estudiar sus límites, pero para lograr buenos resultados, los científicos debían proponer buenos experimentos que no demandaran tanta energía. En el año 1927 se comenzaron a construir los primeros laboratorios enfocados al estudio del microcosmoscon el fin de poder ver cómo se comporta la materia a muy alta velocidad para lograr nuevos estados energéticos y poder estudiar cómo se comporta.
Existen muchos instrumentos o dispositivos para acelerar partículas, construidos con diferentes mecanismos a lo largo de la historia.
Existen los aceleradores de voltaje directo como los rayos catódicos, que fueron los primeros en construirse, dondese aplica una diferencia de potencial para acelerar partículas, pero éstas no alcanzan grandes estados energéticos ya que la velocidad que obtengan depende del voltaje que puede ser alcanzado por la fuente de poder.
Los betatrones son aceleradores de electrones a partir de la inducción magnetica mediante la ley de Faraday, que consiste en un transformador con un gran tubo vacío como su bobinasecundaria, donde se aplica una corriente alterna de unos 50000 voltios que acelera los electrones en el tubo de vacío que hace de bobina secundaria, haciéndolos girar alrededor de una trayectoria circular alcanzando estados energéticos de 108 eV.
Las cavidades resonantes son aquellas donde la partícula es acelerada cuando es sometida a un voltaje alterno que entra en resonancia con eldesplazamiento, de forma tal que se sincronice la posición y el cambio de polaridad en el voltaje.
El sincrociclotrón es un acelerador que utiliza el mecanismo de las cavidades resonantes y es una modificación al ciclotrón donde las partículas solamente llegan a los 30MeV debido a que la masa comienza a experimentar efectos relativistas por las altas velocidades que adquiere la partícula acelerada en elproceso.
Desarrollo
El ciclotrón fue construido por el físico norteamericano Ernest Lawrence en 1929, creando la máquina aceleradora de partículas más efectiva de la época, su estructura requiere de mucho espacio y funcionan a través del mecanismo de aceleración resonante, donde los atraviesa un campo magnético que hace describir trayectorias circulares a las partículas con carga que viajan enel interior del acelerador, mediante unas placas en forma de D que están colocadas frente a frente y conectadas a una fuente de poder alterna que cambia de polaridad cada vez que la partícula atraviesa las placas, es decir, si la partícula es un ion positivo, está se acelerará hacia la placa que tiene el polo negativo y una vez dentro de esa placa, el campo eléctrico se invierte para hacerlaregresar trazando una trayectoria circular a causa del campo magnético que atraviesa las placas de forma perpendicular, esto hace que la partícula se acelere formando una trayectoria con forma de espiral.
La imagen muestra un esquema de un ciclotrón, donde el espiral es la trayectoria de la partícula que es perpendicular al campo magnético homogéneo.
El único problema con el ciclotrón es que laspartículas aceleradas no pueden alcanzar una velocidad superior al 10% de la velocidad de la luz, porque la masa a mayores velocidades cambiaría a un estado relativista y no se podría sincronizar el cambio de polaridad del voltaje con el paso de placa a placa de la partícula.
Sincrociclotrón
El experimento de Bucherer en 1909 muestra la valides de la dependencia funcional de la masa de unapartícula con la velocidad de ésta, según la ecuación:
Donde m0 es la masa propia de la partícula, V es la velocidad de esta y C es la constante velocidad de la luz, por lo tanto, si V se acerca a la velocidad de la luz, m que es la masa relativista, tiende a infinito. Con esta condición, alcanzar velocidades cercanas a la velocidad de la luz, implica aumentar infinitamente la energía para poder...
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