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Los cientÃficos utilizan los aceleradores de partÃculas para estudiar al interior del átomo. Se trata de instrumentos que permiten explorar el mundo de lo infinitamente pequeño, en búsqueda de los elementos fundamentales de la materia. Los aceleradores generan haces de partÃculas subatómicas que se desplazan casi a la velocidad de la luz y se estrellan contra los átomos de la materia que se desea bombardear. La trayectoria de las partÃculas atómicas que libera la colisión puede fotografiarse y proporciona importantes datos sobre la estructura y propiedades de las partÃculas que han colisionado.
El primer acelerador, construido por John Cockcroft y Ernest Walton en la Universidad de Cambridge en 1930, consistÃa en un generador eléctrico que producÃa varios centenares de miles de voltios. Aceleraba las partÃculas en una sola fase. El acelerador lineal y el ciclotrón se desarrollaron también hacia el año 1930 en los Estados Unidos. En estas máquinas, las partÃculas alcanzan grandes velocidades al recibir varios impulsos.
En el núcleo del ciclotrón se encuentran dos electrodos planos, huecos y en forma de D. Las partÃculas que se desea acelerar se introducen en el centro y se desplazan en espiral, pues sus trayectorias son desviadas por un intenso campo magnético. Son aceleradas cuando cruzan de un electrodo a otro.
El ciclotrón condujo al moderno sincrotrón. La Organización Europea de Investigación Nuclear ha construido una de las mayores máquinas de este tipo cerca de Ginebra. Consiste en una auténtica "pista de carreras" de 6,5 km de longitud. Las partÃculas viajan en un conducto de pocos centÃmetros de anchura alojado en un túnel subterráneo y describen unas 140.000 vueltas alrededor del circuito en tres segundos, guiadas por centenares de electroimanes. En cada vuelta reciben impulsos de varios millones de voltios y llegan a su destino con la energÃa que hubieran recibido de una aceleración de 500.000 millones de voltios.
Cuando Cockcroft y Walton construyeron su primer generador, los fÃsicos creÃan que los átomos estaban formados por dos clases de partÃculas: el electrón y el protón. Desde entonces, los aceleradores han permitido superar este concepto simplista, pues se han identificado centenares de nuevos tipos de partÃculas en las colisiones de elevada energÃa.
Aunque los aceleradores de partÃculas se emplean sobretodo en la fÃsica pura, han encontrado otras aplicaciones más utilitarias en la investigación médica e histórica. En la actualidad se tratan experimentalmente algunos tumores bombardeándolos con partÃculas de alta energÃa.
El bombardeo convierte los elementos estables de la materia en radiactivos, fácilmente detectables y mensurables. De esta forma, por ejemplo, puede comprobarse la proporción de plomo venenoso absorbidas en los dientes humanos. Por otra parte, como el volumen de materia radiactiva revela la edad del material bombardeado, resulta fácil averiguar el origen de reliquias históricas.