Aceleradorenpartículas es una máquina capaz de acelerar protones, electrones o átomos cargados, confinándolos en haces estrechos, con velocidades cercanas a la velocidad de la luz, mediante la aplicación de intensos campos eléctricos y magnético. Los aceleradores de partículas se utilizan para la investigación científica y también para la producción de radiación de sincrotrón.
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¿Cómo funciona un acelerador de partículas?
Aceleradores de partículas utilizar campos eléctricos para acelerar las partículas como protones y electrones a través de una gran diferencia de potencial. La trayectoria de estas partículas está controlada por un intenso campo magnético externo, responsable de enfocar el haz de partículas, haciéndolo cada vez más estrecho.
LA energía cinética de partículas que se mueven dentro de los aceleradores se mide en una unidad no convencional, la electronvoltio (eV). Esta unidad es equivalente a cuánta energía se almacena en un electrón cuando se somete a un potencial eléctrico de 1 V. Un electrón voltio equivale aproximadamente a 1,6.10-19 J y, en los aceleradores de partículas modernos, es posible lograr colisionesentre partículas cuya energía se aproxima a los 7 TeV (7,1012 eV). Para alcanzar una cantidad tan grande de energía, los protones y electrones se aceleran a más de 99% de la velocidad de la luz.
Los aceleradores de partículas más simples son los generador de van der graaf es el tubo de rayos catódicos (utilizado en televisores CRT, también conocidos como televisores de tubo), ambos aceleradores lineal y electrostática. Lineal por qué hacer cargos electricos ganar velocidad a lo largo de un camino recto, y electrostática operando con camposeléctricoconstantes, es decir, no varían con el tiempo.
Los aceleradores de partículas modernos cuentan con aceleradores lineales y circulares. Un ejemplo de aceleradores modernos es el LHC (Gran Colisionador de Hadrones). En el LHC, los protones se inyectan en un acelerador lineal, luego este haz de protones se dirige a una secuencia de anillos. En estos anillos, el haz de protones es cada vez más colimado por campos magnéticos y acelerado por campos eléctricos dinámicos.
¿Para qué sirve un acelerador de partículas?
Los aceleradores de partículas tienen muchos usos, el más común de los cuales es el que busca "visualizar" subpartículas extremadamente energéticas, como el quarks y los bosones de Higgs. Estas partículas solo se pueden observar por breves instantes, cuando dos átomos que se mueven a velocidades muy cercanas a la velocidad de la luz chocan de frente.
Aceleradores de partículas también sirven para producir radiación de sincrotrón.. La radiación de sincrotón es el nombre que se le da a ondas electromagnéticas emitida por partículas que se mueven en el anillo circular de un acelerador de partículas. La radiación es emitida por partículas aceleradas, por lo que algunos aceleradores de partículas puede producir diferentes "líneas de luz" - rayos X, rayos gamma y cualquier frecuencia deseada. Estas radiaciones se utilizan para los más diversos fines: análisis estructural de materiales, tratamientos oncológicos, exámenes de imagen, etc.
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¿Dónde están los aceleradores de partículas?
La mayoría de los aceleradores de partículas se encuentran en universidades y centros de investigación de todo el mundo. Actualmente hay sobre 30 mil aceleradores de partículas en funcionamiento.
Aceleradores de partículas en Brasil
Brasil tiene grandes aceleradores de partículas en el Laboratorio Nacional de Luz de Sincrotón (LNLS), entre ellos destaca el Sirio, una de las fuentes de luz de sincrotón de cuarta generación más modernas de Brasil y del mundo. El nuevo acelerador de partículas se está implementando y servirá para varios propósitos, como la investigación académica relacionada con la energía, el medio ambiente, defensa, industria, salud, etc.
El acelerador Sirius podrá producir líneas de luz miles de millones de veces más intensas que las producidas por el UVX, inaugurado en 1997 y cerrado en 2019. De esta forma, se pueden realizar nuevas investigaciones, impulsar el desarrollo de la ciencia nacional.
Por Rafael Hellerbrock
Profesor de física
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-acelerador-particulas.htm
