Aceleradores de partículas: Beneficios de la radiación sincrotrón

En estos últimos meses he estado realizando algún que otro proyecto para el acelerador de partículas que se está construyendo junto a la Universidad Autónoma de Barcelona. Se trata de un acelerador sincrotrón de cuarta generación, y del proyecto científico de mayor inversión dentro del estado Español.

A raíz de contactar con ellos, he estado leyendo bastante sobre aceleradores de partículas y su funcionamiento. Los principios básicos y las ventajas que nos van a proporcionar. Por eso me he decidido a escribir este pequeño artículo que espero que os resulte de interés.

El objetivo del acelerador de partículas es la obtención de luz sincrotrón. Ésto se consigue mediante la aceleración de electrones dentro de un campo magnético utilizando radiofrecuencia.

Al acelerar dichos electrones se obtiene de forma tangencial a su trayectoria un tipo de radiación que es la que denominamos luz sincrotrón.

Los electrones emitidos por un cañón de electrones se aceleran incialmente en un acelerador lineal llamado LINAC y después son transmitidos al BOOSTER, en dónde alcanzan altos niveles de energía.

Estos electrones de alta energía son inyectados en un anillo circular de almacenamiento o STORAGE RING en dónde circulan en tubos de vacío, a una energía constante, durante horas.

Para realizar la aceleración de los electrones y su posterior desvío al STORAGE RING se utilizan diferentes componentes magnéticos:

• Imanes de desvío: Permiten desviar los electrones varios grados. Esta desviación proporciona la emisión de fotones de forma tangencial.
• Onduladores: Fuerzan a los electrones a seguir una trayectoria ondulatoria. Los fotones emitidos por esta ondulación contribuyen a general un haz mucho más intenso que la emitida por los imanes.
• Imanes de foco: permiten mantener la emisión concentrada y bien definida. Cuánto más concentrada y definida, mayor es el brillo de la luz obtenida. Estos imanes se colocan en secciones rectas del STORAGE RING.

Los luz sincrotrón emitida es dirigida hacia las líneas de experimentación situadas de forma tangencial al anillo de almacenamiento.

Los experimentos van a aportar grandes ventajas en diferentes campos:

• Química: Análisis de diferentes elementos químicos para mejorar los procedimientos de producción de adhesivos, aislantes, lubricantes, preparación de superficies electroquímicas, etc.
• Ciencias de los materiales: Establecimiento de la estructura tridimensional de materiales no cristalinos. Se utiliza por ejemplo en el estudio de aleaciones especiales para su utilización en tecnología aereoespacial (semiconductores, superconductores, y la variación de sus propiedades en función de presión y temperatura).
• Magnetismo: Desarrollo de sensores y de dispositivos de almacenamiento.
• Biología: Estudio de cambios estructurales y funcionales en el ADN, proteínas y macromoléculas. Estudio de cambios estructurales y funcionales en hormonas, enzimas y virus.
• Cristalografía macromolecular: Esta es una de la áreas de mayor actividad. Como resultado del Proyecto Genoma Humano es posible cristalizar macromoléculas biológicas. La luz sincrotrón permite determinar la estructura atómica de muchas de estas macromoléculas.
• Industria: Mejora de los procesos de producción de polímeros y cerámicas. Desarrollo de chips, micromecánica, sensores médicos, estudios estructurales y funcionales de nuevos fármacos, etc.