Diferencia entre revisiones de «Acelerador de partículas»
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== Aceleradores de bajas energías ==
Al contrario de la creencia popular, los aceleradores de partículas no son aparatos exclusivos de laboratorios sofisticados, sino que también se encuentran muy presentes en la vida cotidiana de las personas, en forma de aceleradores de bajas energías. Ejemplos muy sencillos de estos aceleradores, de [[electrón|electrones]] principalmente, son los [[televisor]]es o monitores de ordenador (los modelos antiguos que utilizan [[tubo de rayos catódicos|tubos de rayos catódicos]], los cuales pueden considerarse aceleradores lineales de una sola etapa) o los aparatos de [[rayos X]] que pueden encontrarse en las [[odontología|clínicas dentales]] o en los [[hospital]]es. Estos aceleradores de bajas energías utilizan un único par de [[electrodo]]s a los que se les aplica una [[diferencia de potencial]], directamente, de algunos miles de [[voltio]]s. En un aparato de rayos X se calienta un [[filamento]] metálico que se encuentra entre ambos electrodos mediante el paso de una [[corriente eléctrica]], emitiendo de este modo electrones. Esos electrones son acelerados en el campo eléctrico generado entre ambos electrodos hasta alcanzar el electrodo que se utiliza como productor de rayos X, fabricado con un metal de alto [[número atómico|Z]] (por ejemplo el [[tungsteno]]). También se utilizan aceleradores de partículas de bajas energías, llamados [[implantadores de iones]], para la fabricación de [[circuito integrado|circuitos integrados]].
== Aceleradores de altas energías ==
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El primer ciclotrón fue desarrollado por [[Ernest Orlando Lawrence]] en [[1929]] en la [[Universidad de California]]. En ellos las partículas se inyectan en el centro de dos pares de [[Imán (física)|imanes]] en forma de "D". Cada par forma un dipolo magnético y además se les carga de forma que exista una [[diferencia de potencial]] alterna entre cada par de imanes. Esta combinación provoca la aceleración
Estos aceleradores tienen un límite de velocidad bajo en comparación con los sincrotrones debido a los efectos explicados anteriormente.
Estos aceleradores se utilizan por ejemplo para la producción de [[radiactividad|radioisótopos]] de uso médico (como por ejemplo la producción de [[flúor|<sup>18</sup>F]] para su uso en los [[Tomografía por emisión de positrones|PET]]), para la esterilización de instrumental médico o de algunos alimentos, para algunos tratamientos oncológicos y en la investigación. También se usan para análisis químicos, formando parte de los llamados [[Espectrómetro de masa|espectrómetros de masas]].
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La única forma de elevar la energía de las partículas con estos aceleradores es incrementar su tamaño. Generalmente se toma como referencia la longitud del [[perímetro]] de la circunferencia (realmente no forman una circunferencia perfecta, sino un polígono lo más aproximado posible a esta). Por ejemplo tendríamos el LEP con 26,6 km, capaz de alcanzar los 45 GeV (91 GeV para una colisión de dos haces en sentidos opuestos), actualmente reconvertido en el [[LHC]] del que se prevén energías superiores a los 7 [[TeV]].
== Aceleradores de
mientras kalin se fija en jehu, los haces de electrones ionicos se chocan para calcular los iones con cronometros
Existen varios proyectos para superar las energías que alcanzan los nuevos aceleradores. Estos aceleradores se espera que sirvan para confirmar teorías como la [[Teoría de la gran unificación]] e incluso para la creación de [[agujeros negros]] que confirmarían la [[teoría de supercuerdas]].
Para [[2015]]-[[2020]] se espera que se construya el [[Colisionador lineal internacional]],<ref>[http://www.linearcollider.org/cms/ Página web del Colisionador lineal internacional]</ref> un enorme [[acelerador lineal|linac]] de 40 km de longitud, inicialmente de 500 GeV que se ampliarían hasta 1 TeV. Este acelerador utilizará un laser enfocado en un [[fotocátodo]] para la generación de electrones. En [[2007]] no se había decidido
El [[Supercolisionador superconductor]]<ref>[http://www.hep.net/ssc/ Web del SSC]</ref> (SSC en inglés) era un proyecto de un sincrotrón de 87 km de longitud en [[Texas]] que alcanzaría los 20 TeV. Se abortó el proyecto en [[1993]].
Se cree que la aceleración de plasmas mediante [[láser]]es conseguirán un incremento espectacular en las eficiencias que se alcancen.<ref>[http://www.symmetrymag.org/cms/?pid=1000091 Aceleración de plasmas mediante láser]</ref> Estas técnicas han alcanzado ya aceleraciones de 200 GeV por metro, si bien en distancias de algunos centímetros, en comparación con los 0,1 GeV por metro que se consiguen con las radiofrecuencias.
== Blancos y detectores ==
Una versión sencilla de conjunto ''acelerador''-''blanco''-''detector'' sería el aparato de televisión. En este caso el [[tubo de rayos catódicos]] es el acelerador, que impulsa los electrones hacia la pantalla revestida de [[fósforo]] interiormente que actuaría de blanco, transformando los electrones en [[fotón|fotones]] (con energía en el [[espectro electromagnético|rango]] del visible) que, si estuviéramos mirando la televisión, impactarían en los [[Cono (célula)|conos]] y [[bastoncillo]]s de nuestras retinas (detectores), enviando señales eléctricas a nuestro cerebro (el supercomputador) que interpreta los resultados.
Para ''crear'' y poder ''ver'' las partículas generadas en los grandes aceleradores se necesitan por un lado blancos, donde las partículas impactan, generando una enorme cantidad de partículas secundarias, y por otro lado detectores que actuarían como los ojos de los científicos.
Los blancos se pueden distinguir entre fijos o móviles. En los fijos se engloban todos aquellos de los aparatos de rayos X o los utilizados en la espalación, sobre los cuales impactan las partículas aceleradas. En los móviles se encuentran las propias partículas que impactan entre ellas, por ejemplo en los colisionadores, duplicando de este modo de forma sencilla la energía que pueden alcanzar los aceleradores.
Uno de los detectores más impresionantes construidos para detectar las partículas creadas en las es el [[Experimento ATLAS|ATLAS]], construido en el LHC.
{{VT|Detectores de partículas}}
== Fundamentos físicos ==
=== Generación de partículas ===
Las partículas cargadas (las únicas que pueden acelerar los campos electromagnéticos presentes en los aceleradores) se generan de diversas formas. La forma más sencilla es utilizar el propio movimiento que se genera al calentar un material. Esto se hace habitualmente calentando un [[filamento]] hasta su [[incandescencia]] haciendo pasar por él una [[corriente eléctrica]], aunque también se puede hacer enfocando un [[láser]] en él. Al aumentar la temperatura también aumenta la probabilidad de que un [[electrón]] de la [[corteza atómica]] la abandone momentáneamente. Si no existe un campo electromagnético cerca que lo acelere en dirección contraria este electrón (cargado negativamente) regresaría al poco tiempo al átomo ionizado (positivamente) al atraerse las cargas opuestas. Sin embargo, si colocamos cerca del filamento una segunda placa, creando una diferencia de potencial entre el filamento y ella, conseguiremos acelerar el electrón.
Cuando se pretenden generar [[protón|protones]], sin embargo, es necesario ionizar átomos de hidrógeno (compuestos únicamente por 1 protón y 1 electrón). Para ello puede utilizarse como primera fase el sencillo acelerador de electrones descrito haciendo incidir el haz de electrones o de rayos X sobre una válvula rellena de gas [[hidrógeno]]. Si en esa válvula situamos de nuevo un par de placas sobre las que aplicamos un potencial se obtendrán por un lado electrones acelerados y por el opuesto, protones acelerados. Un ejemplo de este tipo de aceleradores es el [[LANSCE]] en el [[Laboratorio Nacional Los Álamos]] ([[Estados Unidos]]).
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