Los aceleradores son los instrumentos básicos de la física de las altas energías en la actualidad, si es que se puede llamar instrumento a algo que ocupa varios kilómetros de longitud y cuesta millones de dólares al año de mantenimiento.
El propósito de un acelerador, como su nombre indica, es acelerar partículas hasta velocidades muy altas y cercanas a la velocidad de la luz. Por "partículas" se entiende en este caso partículas básicas como protones, neutrones, electrónes, aunque también en ocasiones núcleos atómicos o incluso iones. La aceleración tiene como objetivo transmitir a las partículas energías muy grandes para posteriormente hacerlas chocar entre sí o contra un blanco fijo. Las altas energías que intervienen en la colisión (y que se miden en GeV - giga electrón-voltios) permiten que se manifiesten fenómenos relacionados con la estructura de la materia que de otra forma serían indetectables.
En cualquier caso, los aceleradores son básicamente tubos extremadamente largos con electroimanes colocados periódicamente que mantienen a las partículas que viajan a lo largo de los tubos "enfocadas" para evitar que se dispersen. Se podría ver a los aceleradores como versiones gigantescas del tubos de rayos catódicos. Según su geometría, los aceleradores se dividen en dos tipos: los aceleradores lineales (Linear Accelerators o LINAC) y los circulares. En la actualidad, debido a su tamaño, tanto unos como otros se construyen enterrados bajo el suelo.
Los aceleradores lineales son tubos de cobre de gran longitud (3 km) a lo largo de los cuales viajan las partículas.
El propósito de un acelerador, como su nombre indica, es acelerar partículas hasta velocidades muy altas y cercanas a la velocidad de la luz. Por "partículas" se entiende en este caso partículas básicas como protones, neutrones, electrónes, aunque también en ocasiones núcleos atómicos o incluso iones. La aceleración tiene como objetivo transmitir a las partículas energías muy grandes para posteriormente hacerlas chocar entre sí o contra un blanco fijo. Las altas energías que intervienen en la colisión (y que se miden en GeV - giga electrón-voltios) permiten que se manifiesten fenómenos relacionados con la estructura de la materia que de otra forma serían indetectables.
En cualquier caso, los aceleradores son básicamente tubos extremadamente largos con electroimanes colocados periódicamente que mantienen a las partículas que viajan a lo largo de los tubos "enfocadas" para evitar que se dispersen. Se podría ver a los aceleradores como versiones gigantescas del tubos de rayos catódicos. Según su geometría, los aceleradores se dividen en dos tipos: los aceleradores lineales (Linear Accelerators o LINAC) y los circulares. En la actualidad, debido a su tamaño, tanto unos como otros se construyen enterrados bajo el suelo.
Los aceleradores lineales son tubos de cobre de gran longitud (3 km) a lo largo de los cuales viajan las partículas.
Los aceleradores circulares utilizan el mismo principio, pero en ellos las partículas viajan múltiples veces a lo largo de un camino circular. Existen dos variantes de aceleradores circulares : los ciclotrones (que constituyen el primer modelo de acelerador construido) y los más modernos sincrotrones con los cuales se alcanzan energías en el rango de los TeV - inaccesibles a los aceleradores lineales.
Muchos sincrotrones incorporan un acelerador lineal previo para dar una velocidad inicial a las partículas.
Muchos sincrotrones incorporan un acelerador lineal previo para dar una velocidad inicial a las partículas.
Dependiendo de la forma de llevar a cabo los experimentos, los aceleradores también pueden clasificarse en aceleradores de haces opuestos o de blanco fijo. En los primeros, dos haces de partículas (no necesariamente diferentes) se aceleran por separado y se hacen colisionar en el detector. Este sistema consigue que la energía del choque sea el doble. En los experimentos de blanco fijo en el interior del detector se mantiene suspendido el blanco, contra el cual se hacen incidir los haces de partículas. Se utiliza este sistema cuando las partículas del blanco no están cargadas y no es posible acelerarlas electromagnéticamente, o bien cuando el blanco es demasiado pesado para acelerarlo.
Durante los experimentos, los aceleradores pueden llegar a consumir entre 40 y 60 MWh.
A pesar de sus orígenes centrados en la física, en la actualidad los aceleradores encuentran amplia aplicación en la industria y la medicina. En el primer ámbito, se utilizan aceleradores de baja potencia para conseguir polímeros de plásticos, para esterilizar alimentos o bien para el tratamiento de resiudos tóxicos. Los aceleradores también están muy extendidos en la electrónica, donde se utilizan para "imprimir" con precisión atómica los componentes de los circuitos integrados sobre las capas de semiconductores. En la medicina, los aceleradores se utilizan para producir isótopos que luego pueden ser seguidos en su ruta por el interior del cuerpo humano, así como para el tratamiento de tumores mediante su irradiación. En la química y la bioquímica se utilizan habitualmente aceleradores como generadores de rayos X, que a su vez se utilizan en técnicas de difracción para descubrir las configuraciones espaciales de proteinas, enzimas y rejillas cristalinas de materiales interesantes.
Durante los experimentos, los aceleradores pueden llegar a consumir entre 40 y 60 MWh.
A pesar de sus orígenes centrados en la física, en la actualidad los aceleradores encuentran amplia aplicación en la industria y la medicina. En el primer ámbito, se utilizan aceleradores de baja potencia para conseguir polímeros de plásticos, para esterilizar alimentos o bien para el tratamiento de resiudos tóxicos. Los aceleradores también están muy extendidos en la electrónica, donde se utilizan para "imprimir" con precisión atómica los componentes de los circuitos integrados sobre las capas de semiconductores. En la medicina, los aceleradores se utilizan para producir isótopos que luego pueden ser seguidos en su ruta por el interior del cuerpo humano, así como para el tratamiento de tumores mediante su irradiación. En la química y la bioquímica se utilizan habitualmente aceleradores como generadores de rayos X, que a su vez se utilizan en técnicas de difracción para descubrir las configuraciones espaciales de proteinas, enzimas y rejillas cristalinas de materiales interesantes.
Como dato curioso: El ununoctium, el último elemento añadido a la tabla periódica con el número atómico 118, tiene una vida media de ¡0,89 milisegundos!
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