29 Nov Madrid (EUROPA PRESS) – Un acelerador de partículas compacto de menos de 20 metros de longitud ha conseguido alcanzar altas energías que sólo pueden alcanzar otras dos instalaciones, ambas de 3 kilómetros de longitud.
Un acelerador de partículas compacto de menos de 20 metros de largo ha sido capaz de alcanzar altas energías que sólo otras dos instalaciones, ambas de 3 kilómetros de largo, pueden alcanzar.
Investigadores de la Universidad de Texas en Austin (UT), varios laboratorios nacionales, universidades europeas y TAU Systems han desarrollado un nuevo dispositivo que produce un haz de electrones con una energía de 10.000 millones de electronvoltios (10 GeV).
Los aceleradores de partículas tienen un gran potencial para aplicaciones en semiconductores, imagen médica, terapia, materiales, energía e investigación médica. Sin embargo, los aceleradores convencionales requieren mucho espacio (kilómetros) y son caros, lo que limita su existencia a un puñado de laboratorios nacionales y universidades.
En un comunicado, Björn “Manuel” Hegerich, profesor asociado de Física de la UT y director general de TAU Systems, afirma que “ahora podemos alcanzar esa energía en 10 centímetros”, en referencia al tamaño de la cámara donde se genera el haz. El Profesor Asociado Hegerich es el autor principal de un reciente artículo publicado en Matter and Radiation at Extremes.
Hegerich y su equipo están estudiando el uso de este acelerador, denominado Acelerador Láser Avanzado Wakefield, para diversos fines. Esperan utilizarlo para probar la resistencia de la electrónica espacial a la radiación, para obtener imágenes de la estructura interna tridimensional de nuevos diseños de chips semiconductores e incluso para desarrollar nuevos tratamientos contra el cáncer y técnicas avanzadas de imagen médica.
Este tipo de acelerador también podría utilizarse para alimentar otro dispositivo denominado láser de electrones libres de rayos X. Algunos ejemplos de este tipo de procesos son las interacciones entre fármacos y células, los cambios en el interior de las baterías que provocan su ignición, las reacciones químicas en el interior de los paneles solares y las proteínas víricas que cambian de forma cuando infectan las células.
El concepto de acelerador láser Wakefield se describió por primera vez en 1979. Un láser muy potente golpea gas helio, lo calienta hasta convertirlo en plasma y crea una onda que emite electrones del gas en forma de haz de electrones de alta energía.
En las dos últimas décadas, varios grupos de investigación han desarrollado versiones más potentes. Un importante avance de Hegerich y su equipo se basa en nanopartículas. Un láser auxiliar golpea una placa metálica en una célula de gas, inyectando un chorro de nanopartículas metálicas, lo que aumenta la energía entregada a los electrones por las ondas.
El láser deja una estela, como un barco que cruza un lago, y los electrones cabalgan esta onda de plasma como surfistas.
En este experimento, los investigadores utilizaron uno de los láseres pulsados más potentes del mundo, el láser Texas Petawatt de la Universidad de Texas.
Un solo pulso láser Petawatt equivale a unas 1.000 veces la potencia instalada en EE.UU., pero dura sólo 150 femtosegundos, menos de la milmillonésima parte de una descarga de rayo.
El objetivo a largo plazo del equipo es conseguir que todo el acelerador sea mucho más compacto que los convencionales y pueda utilizarse en entornos mucho más amplios alimentando el sistema con un láser que quepa en una mesa y dispare miles de veces por segundo, algo que actualmente está en fase de desarrollo.
