miércoles, 14 de octubre de 2015

Radiación de terahercios permitirá construir aceleradores de partículas portátiles



Los investigadores del MIT en los Estados Unidos y DESY (Deutsches Elektronen-Sincrotrón) en Alemania han desarrollado una tecnología que podría reducir los aceleradores de partículas por un factor de 100 o más. El componente básico del acelerador utiliza ondas electromagnéticas de alta frecuencia y cuenta con dimensiones de sólo 1,5 cm (0,6 pulgadas) de largo y 1 mm (0,04 pulgadas) de espesor, y gracias a esta reducción de tamaño drástica se podrían desarrollar múltiples aplicaciones potenciales en los campos de la medicina, la ciencia de materiales y la física de partículas, entre otros.

El Gran Colisionador de Hadrones en forma de rosquilla (LHC) puede haber acaparado la mayor parte de los titulares desde que entró en línea en 2010, pero los aceleradores de partículas que son lineales (aceleradores lineales) en lugar de circulares son igualmente merecedores de atención. Aunque en general no son tan potentes, los aceleradores lineales son mucho más simples y más baratos de construir, habitualmente ayudan a los científicos a entender cómo ciertos procesos químicos se llevan a cabo y han dado lugar a innovaciones incluyendo la terapia de radiación y láseres de rayos X compactos.

Los aceleradores de partículas lineales utilizan grandes módulos cilíndricos que incluyen cámaras resonantes especiales. Cuando las señales de radio se alimentan a estos módulos, las cavidades resonantes coordinan las ondas de radio de tal manera que la energía se transfiere a las partículas y estas son aceleradas. Desafortunadamente, la baja frecuencia de las ondas de radio limita la cantidad de energía que puede ser enviada, de tal manera que estos aceleradores a menudo necesitan extenderse sobre largas distancias para suministrar una cantidad útil de energía. El acelerador SLAC de Stanford, por ejemplo, mide mas de 3 km (1,6 millas).

Pero ahora, un equipo de investigadores dirigido por el profesor Franz Kärtner ha logrado construir un módulo que hace uso de ondas de terahercios en lugar de ondas de radio. Esta mejora con el uso de radiaciones con una frecuencia mil veces más elevada, podría llevar a la creación de aceleradores de partículas que sean proporcionalmente menores - metros en lugar de millas de largo -, manteniendo un rendimiento similar.

Los investigadores construyeron un prototipo de prueba y verificaron que un solo módulo fue capaz de aumentar los niveles de energía de los electrones hasta 7 keV. Según los científicos, esta cifra podría llegar a elevarse hasta 10 MeV, un nivel de energía que es10 veces mayor a lo que se puede obtener con los módulos más capaces (y más grandes) en la actualidad.
Los científicos planean ahora  aumentar la potencia del módulo para construir un acelerador compacto experimental que tendría una longitud de menos de un metro de largo.

"Necesitamos más energía de terahercios y estamos trabajando en ello", declaró Kärtner. "Nuestro objetivo actual es producir un acelerador compacto de 20 MeV. Esperamos tener ese problema resuelto en dos a tres años. No voy a indicar un número, pero existe por supuesto la posibilidad de construir máquinas de alta energía de la escala del SLAC con costos bastante reducidos en el futuro".

Entre las posibles aplicaciones, Kärtner declaró que la tecnología podría, en principio, ser adaptada para producir aceleradores circulares miniaturizados pero poderosos como el LHC.





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