ACELERADORES DE PARTÍCULAS De lo eléctrico a lo magnético Hossein Mohseni Código: 261647 (hmohseni@unal.edu.co) Universidad Nacional de Colombia RESUMEN Una de las grandes aplicaciones de electromagnetismo es el acelerador de partículas. Los aceleradores de partículas como su nombre lo menciona son instrumentos para acelerar partículas cargadas eléctricamente por medio de grandes campos electromagnéticos, para llevarlos así a una velocidad cercana a la velocidad de la luz, y así realizar experimentos para obtener resultados, y utilizarlo en aparatos eléctricos y electrodomésticos. PALABRAS CLAVES Acelerador de partículas, energía, diferencia potencial, campos eléctricos, campos magnéticos, electromagnetismo. INTRODUCCIÓN En este artículo nos vamos a concentrar más en los usos científicos de los aceleradores de partículas, y vamos a profundizarnos también poco sobre el acelerador de partículas de CERN. Pero es de gran importancia que en los aparatos electrodomésticos también se usan aceleradores de partículas, como por ejemplo en los televisores y monitores. Es bueno saber que existen dos tipos de aceleradores de partículas, el primero es el acelerador de bajas energías y el segundo es el acelerador de altas energías. Pero en este artículo nos concentramos más sobre los aceleradores de partículas de altas energías, ya que con estos aceleradores se logran grandes experimentos y productos. ACELERADORES DE BAJAS ENERGÍAS: Estos aceleradores se empezaron a usar a los finales de la de dada de los 70 y son los instrumentos que se usan en la vida cotidiana diariamente como los aceleradores lineales de una sola etapa de los televisores y monitores, los aparatos de rayos X que se encuentran en hospitales, clínicas dentales, etc. A estos aceleradores se les aplica una diferencia potencial, por tal motivo no pueden alcanzar grandes energías por que entonces se necesitaría generar grandes diferencias potenciales. Esta diferencia potencial alcanza hasta miles de voltios y se genera por un único par de electrodos. Un ejemplo de esos aceleradores son los que se usan para generar reacciones nucleares y se denominan generadores Cockcroft-Walton o los multiplicadores de potencia. ACELERADORES DE ALTAS ENERGÍAS: Cabe mencionar que el acelerador lineal más largo del mundo es el colisionador electrónpositrón Stanford Linear Accelerator (SLAC), que tiene una longitud igual a 3 km. Existen dos tipos de aceleradores de partículas, el primer tipo son los aceleradores lineales con campos eléctricos, y el segundo tipo es el acelerador de partículas circulares. Aceleradores Lineales: Los aceleradores lineales funcionan de manera que, una placa genera un campo eléctrico que atrae a la partícula, y exactamente al momento en que la partícula pasa de la placa, el campo eléctrico se invierte, de manera que la placa repele la partícula. Durante el camino de la partícula hay varias placas y por lo tanto este proceso se repite por medio de estas placas hasta que la partícula alcance grandes velocidades. La aplicación de los aceleradores lineales de alta energías: Los aceleradores lineales de alta energía se usan en radioterapia y radiocirugía, donde se aplican campos magnéticos y se generan hasta 30 millones de eV. Otra aplicación de este tipo de acelerador es la generación de neutrones aplicables a los amplificadores de potencia para la transmutación de los isótopos radiactivos generados en la fisión, donde se colisionan las partículas. Aceleradores Circulares: Imagen 1: Acelerador lineal con varias placas La ventaja que tienen estos aceleradores con respecto a los aceleradores lineales, es que estos además de usar campos eléctricos, usan campos magnéticos, lo que ayuda a poder producir grandes velocidades y energías en espacios mucho más reducidos. La desventaja que tiene este tipo de acelerador es que pierde velocidad y energía por tener una trayectoria circular ya que en cada instante tiene que tener un cambio en la dirección de la partícula. Los aceleradores circulares también se dividen en varios grupos que dos tipos más importante de estos son: el ciclotrón y el sincrotrón. El ciclotrón: En los ciclotrones las partículas se inyectan en el centro de dos pares de 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 genera la aceleración de las partículas. La velocidad de las partículas es muy cercana a la velocidad de la luz e n este tipo de aceleradores. El primer ciclotrón fue desarrollado y creado por Ernest Orland Lawrence en el año 1929 en la universidad de California. La aplicación de los ciclotrones: Una de las más importantes aplicaciones de los ciclotrones es la producción de los radioisótopos para el uso médico, también la esterilización de los instrumentos médicos y los alimentos. Además de anterior los ciclotrones tienen usos de carácter científico. EL Sincrotrón: El sincrotrón presenta algunas ventajas con respecto a los aceleradores lineales y los ciclotrones. Los sincrotrones principalmente son capaces de conseguir mayores energías en las partículas aceleradas. Pero entonces necesitan configuraciones de campos electromagnéticos mucho más complejos, es decir que los simples dipolos eléctricos y magnéticos son reemplazados por cuadrupolos, sextupolos, octupolos y mayores. Las aplicaciones de los sincrotrones Estos sincrotrones han aportado en el desarrollo de los superconductores para evitar el gran consumo de energía, sistemas de vacio para mantener las partículas en el conducto sin la pérdida del haz inadmisible y superordenadores que son capaces de calcular la trayectoria de las partículas en diferentes configuraciones simuladas. BIBLIOGRAFÍA: - - http://aula2.elmundo.es/aula/lami nas/lamina1134988431.pdf http://daneshnameh.roshd.ir http://www.talab.ir/news_detail_1 288.html http://proxuze.blogspot.com/2010/ 01/que-es-un-acelerador-departiculas.html http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica /elecmagnet/movimiento/lineal/lin eal.htm