Los aceleradores de partículas han llegado a los principales medios de comunicación: cuando el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN descubrió cinco nuevos bariones «ocultos a plena vista», fue suficiente para hacer titulares en todo el mundo. Lo que a menudo se omite, sin embargo, es parte de la ciencia básica detrás de las funciones de los aceleradores de partículas, cómo han evolucionado a lo largo de los años y qué podría venir a continuación para estos trituradores subatómicos de alta velocidad.
Una Breve Historia de Cómo Hacer Que Las Cosas Pequeñas Vayan Muy (Muy) Rápido
Los aceleradores de partículas funcionan utilizando campos eléctricos para acelerar grupos de partículas a altas velocidades. Existen dos modelos básicos, lineal y circular, y ambos requieren tubos de vacío limpios y extremadamente fríos que permitan que las partículas aceleren sin interferencias y permitan que los electroimanes dirijan y enfoquen el haz de partículas. Hasta ahora, los científicos han podido aumentar las partículas a 0,99997 veces la velocidad de la luz antes de aplastarlas contra láminas de metal u otros objetos y registrar los resultados.
Como señala la revista Symmetry, el primer acelerador circular moderno se creó en 1930 y tenía menos de cinco pulgadas de ancho. Un año después, Ernest Lawrence y M. Stanley Livingston crearon un acelerador de 11 pulgadas. Compare eso con el LHC circular en el CERN, que tiene cinco millas (ocho kilómetros) de diámetro, o el acelerador lineal en el Laboratorio Nacional de Aceleradores de SLAC, que tiene casi dos millas (unos tres kilómetros) de largo. Los aceleradores ya han hecho contribuciones significativas al progreso humano: algunos se utilizan para modificar las propiedades de los materiales o los plásticos o endurecer las juntas utilizadas en los semiconductores, mientras que otros se utilizan para producir partículas muy cargadas para tratamiento médico o inspeccionar la carga con fines de seguridad nacional.
Resultados interesantes
Junto con el descubrimiento de nuevas partículas, los aceleradores también se pueden utilizar para producir plasma de quark-gluón (en 7.2 billones de grados Fahrenheit), que se cree que dominó los primeros momentos del universo y es tan caliente que incluso los enlaces de quarks se rompen. Empujar las partículas hasta acercarse a la velocidad de la luz crea resultados únicos: ambos ganan masa efectiva y experimentan el tiempo más lentamente en comparación con los observadores fuera del acelerador de partículas. Esto se puede ver en la duración de vida de los mesones pi, que típicamente se desintegran en millonésimas de segundo. Acelerados a alta velocidad, sin embargo, estas partículas pueden existir por mucho más tiempo, lo que sugiere que probablemente están experimentando un marco de tiempo relativo más lento.
El futuro del Aplastamiento Subatómico
Entonces, ¿qué sigue para los aceleradores de partículas? Stephen Hawking sugirió que son la base para viajar en el tiempo hacia el futuro: ir lo suficientemente rápido y todo comienza a ralentizarse. Si bien los aceleradores conectados a la tierra pueden no funcionar para poner al día a los humanos, la acción de orbitar rápidamente un objeto (como un acelerador circular) o ir muy rápido en línea recta (como un acelerador lineal) ha dado resultados positivos. Según Phys, dos proyectos están actualmente en revisión en el CERN: Un túnel lineal de 31 millas (50 kilómetros) de largo y un acelerador circular con un diámetro de aproximadamente 50 a 62 millas (80 a 100 kilómetros). Ya, los investigadores han desarrollado un dispositivo que puede producir pulsos eléctricos de 180,000 voltios que duran exactamente 140 millonésimas de segundo sin interrupciones de «pulsos de pico».»Y como señaló Popular Mechanics, el desarrollo de aceleradores láser dieléctricos (DLA) micro-fabricados permitió la creación de soluciones de tamaño milimétrico que podrían rivalizar con el rendimiento del CERN a más de 100 pies. A medida que se desarrollen nuevas tecnologías de almacenamiento y transmisión, los resultados podrían ser aceleradores de sobremesa y el potencial de comercialización de estos productores de partículas.
Hay más de 30.000 aceleradores de partículas actualmente en uso en todo el mundo, y el número está creciendo constantemente a medida que se producen nuevos avances científicos y las aplicaciones comerciales se vuelven menos costosas. El mercado aquí se está reduciendo y expandiendo a medida que los equipos de investigación buscan nuevas formas de acelerar las partículas subatómicas, reducir la huella de las instalaciones y continuar impulsando a la humanidad hacia el futuro.
Northrop Grumman tiene una larga historia de investigación y desarrollo, lo que resulta en innovación y descubrimiento. Busca oportunidades para crear la próxima gran cosa: NorthropGrumman.com/careers.
