¿Cómo funciona un acelerador de partículas?
Un acelerador de partículas es un dispositivo de física que utiliza campos eléctricos para acelerar las partículas cargadas a velocidades inmensas, a veces fracciones significativas de la velocidad de la luz. Las partículas comunes que se pueden encontrar dentro de los aceleradores de partículas incluyen protones y electrones, los bloques de construcción del átomo.
Un acelerador de partículas se usa para observar el comportamiento de pequeñas partículas a altas velocidades y energías, así como para fines más cotidianos, como generar un tipo específico de radiación electromagnética. Los aceleradores de partículas a menudo se usan para aplastar partículas entre sí a velocidades muy altas, revelando sus componentes más fundamentales. El generador de rayos X y el televisor son ejemplos comunes de aceleradores de partículas, con el mismo diseño básico que sus primos más grandes utilizados en experimentos de física de alta energía. un acelerador de partículas cae en una de dos categorías: circular o lineal.
En un acelerador circular de partículas, las partículas se aceleran en una ruta circular continua. La ventaja de esta disposición es que la partícula se puede dirigir en un círculo muchas veces, guardando hardware. La desventaja es que las partículas en los aceleradores circulares emiten radiación electromagnética, llamada radiación sincrotrón. Debido a que su impulso los alienta constantemente a volar en una trayectoria tangencial al círculo, la energía debe gastarse continuamente para mantenerlos en el camino circular, lo que significa que los aceleradores de partículas circulares son menos eficientes. En grandes aceleradores, la radiación sincrotrón es tan intensa que todo el acelerador debe estar enterrado bajo tierra para mantener los estándares de seguridad. El acelerador de partículas de Fermilab en Illinois tiene una ruta circular de 4 millas (6.43 km).
Los aceleradores lineales disparan partículas en línea recta en un objetivo fijo. El tubo de rayos catódicos en su televisor es un acelerador de partículas de baja energía, queDispara fotones en el rango de luz visible en una placa de vidrio, la pantalla. La corriente de fotones se redirige constantemente para llenar la pantalla con píxeles. Esta redirección ocurre lo suficientemente rápido como para percibir la corriente alterna de fotones como una imagen continua.
Los aceleradores lineales de alta energía, o Linacs , se utilizan en aplicaciones físicas. Una serie de placas alternativamente atrae y repele las partículas cargadas que se mueven a través de ellas, tirando de partículas hacia adelante cuando aún no lo han pasado y empujándolas después de que lo hayan hecho. De esta manera, se pueden usar campos eléctricos alternativos para acelerar las corrientes de partículas a velocidades y energías muy altas. Los físicos usan estos aceleradores para simular condiciones exóticas, como las del centro de las estrellas o cerca del comienzo del universo. El "zoológico de partículas" descrito por el modelo estándar de física de partículas se descubrió incrementalmente en experimentos de aceleradores de partículas. La partícula lineal más grande aceleranErator es el acelerador lineal de Stanford con una longitud de 2 millas (3.2 km).