Colisionador de particulas
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ACELERADOR DE PARTÍCULAS
Un acelerador de partículas es un dispositivo que utiliza campos electromagnéticos para acelerar partículas cargadas hasta altas velocidades, y así, colisionarlas con otras partículas.
De esta manera, se generan multitud de nuevas partículas que son muy inestables y duran menos de un segundo, o bien, permiten estudiar más a fondo las partículas que fueron colisionadas por medio de las que fueron generadas.
TIPOS DE COLISIONADORES
CIRCULARES
LINEALES
COLISIONADOR LINEAL
Los aceleradores lineales de altas energías utilizan un conjunto de placas o tubos situados en línea a los que se les aplica un campo eléctrico alterno.
Cuando las partículas se aproximan a una placa, se aceleran hacia ella al aplicar una polaridad opuesta a la suya.
Justo cuando la traspasan, a través de un agujero practicado en la placa, la polaridad se invierte, de forma que en ese momento la placa repele la partícula, acelerándola hacia la siguiente placa.
Estos aceleradores se usan en muchas ocasiones como
primera etapa antes de introducir las
partículas en los aceleradores circulares.
COLISIONADOR CIRCULAR
Ventajas e inconvenientes:
VENTAJAS
Usan campos magnéticos en combinación con los eléctricos, pudiendo conseguir aceleraciones mayores en espacios más reducidos.
Además las partículas pueden permanecer confinadas en determinadas configuraciones teóricamente de forma indefinida.
INCONVENIENTES
Poseen un límite de energía que puede alcanzarse debido a la radiación sincrotrón que emiten las partículas cargadas al ser aceleradas.
La emisión de esta radiación supone una pérdida de energía, que es mayor cuanto más grande es la aceleración impartida a la partícula.
Estos aceleradores se utilizan por ejemplo para la producción de radioisótopos de uso médico, para la esterilización de instrumental médico o de algunos
alimentos, para algunos tratamientos oncológicos y en la investigación.
TIPOS DE ACELERADORES CIRCULARES
Ciclotrón
Fue desarrollado por Ernest Orlando Lawrence en 1929 en la Universidad de California.
Cada par forma un dipolo magnético. Esta combinación provoca la aceleración.
Estos aceleradores tienen un límite de velocidad bajo en comparación con los sincrotrones.
Las velocidades que se alcanzan son bastantes altas, llamadas relativistas por ser cercanas a la velocidad de la luz.
Se utilizan unidades de energía en lugar de unidades de velocidad.
Para alcanzar energías superiores, del orden de los GeV y superiores, es necesario utilizar sincrotrones.
Sincrotrón
Uno de los primeros sincrotrones fue el Bevatrón construido en el Laboratorio nacional Brookhaven, que comenzó a operar en 1952, alcanzando una energía de 3 GeV.
Estos aceleradores llevan asociado el uso de mayores capacidades tecnológicas e industriales, tales como:
El desarrollo de superconductores, capaces de crear los campos electromagnéticos necesarios.
Sistemas de vacío, que permitan mantener las partículas en el conducto donde se mantienen las partículas.
Los sincrotrones son capaces de conseguir mayores energías en las partículas aceleradas.
Ciclotrón
Sincrotrón
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), es un acelerador y colisionador de partículas ubicado en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) cerca de Ginebra, en la frontera franco-suiza.
LARGE HADRON COLLIDER
El LHC usa un túnel de 27 km de circunferencia y más de 2000 físicos de 34 países y cientos de universidades y laboratorios han participado en su construcción.
Dentro del colisionador, dos haces de protones son acelerados en sentidos opuestos hasta alcanzar el 99,99% de la velocidad de la luz, y se los hace chocar entre sí permitiendo simular algunos eventos ocurridos inmediatamente después del big bang.
Su temperatura de funcionamiento es de −271,15 °C, es decir, menos de 2 grados por encima del cero absoluto.
Este instrumento permitió confirmar la existencia de la partícula conocida como Bosón de Higgs el 4 de julio del 2012, a también llamada ”Partícula de Dios”.
Verificar la existencia del bosón de Higgs sería un paso significativo en la búsqueda de una teoría de la gran unificación, que pretende relacionar tres de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas, quedando fuera de ella únicamente la gravedad.
Junto al Bosón de Higgs también podrían producirse otras nuevas partículas cuya existencia se ha predicho teóricamente y para las que se ha planificado su búsqueda.
ACELERADORES DE MAYORES ENERGÍAS
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, de 40 km de longitud.
El Supercolisionador superconductor fue un proyecto para la construcción de un sincrotrón de 87 km de longitud en Texas que alcanzaría los 20 TeV. En 1993 el proyecto se canceló después de haber construido 23,5 km del túnel debido a su altísimo coste motivado por la gran desviación sobre el costo previsto.
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.
Cuando se pretenden generar protones, sin embargo, es necesario ionizar átomos de hidrógeno (compuestos únicamente por 1 protón y 1 electrón).
GENERACIÓN DE PARTÍCULAS
ALARMAS SOBRE POSIBLES CATÁSTROFES
La formación de un agujero negro inestable.
La formación de antimateria, inestable al entrar en contacto con la materia ordinaria.
La activación de la transición a un estado de vacío cuántico.
