Físicos de la Universidad de Texas en Austin han construido un acelerador de partículas ha pequeña escala capaz de generar energías y velocidades que hasta ahora solo eran posibles por las grandes instalaciones de cientos de millones de dólares y la longitud de dos campos de futbol, reduciéndolo a una sola pulgada.
Un acelerador de partículas es un dispositivo que utiliza campos electromagnéticos para acelerar partículas cargadas hasta altas velocidades, y así, colisionarlas con otras partículas, con el objetivo de generar nuevas partículas y estudiarlas en un ambiente controlado. Estos en cierta forma se pueden comparar a la acción de los rayos cósmicos sobre la atmósfera terrestre, lo cual produce al azar una lluvia de partículas exóticas e inestables. Hoy en día hay dos tipos básicos de aceleradores de partículas: los lineales y los circulares. El tubo de rayos catódicos de un televisor es una forma simple de acelerador de partículas.
El dispositivo se clasifica como un “acelerador de partículas de tablero de mesa,” y es capaz de acelerar la mitad de mil millones de electrones a 2 GeV (gigaelectronvoltios) sobre una distancia de aproximadamente una pulgada y a una velocidad que previamente solo podría ser generada por instalaciones masivas, de varios millones de dólares.
La persona que dirigió la investigación, Mike Downer, profesor de física en la Universidad de la Facultad de Ciencias Naturales de Texas, confía en que dará lugar a promover la innovación y el descubrimiento.
Según Downer, “Los rayos X que será capaz de producir tienen una duración de femtosegundos, que es la escala de tiempo en el que las moléculas vibran y donde tienen lugar las reacciones químicas. Tendrán la energía y el brillo para que podamos ver, por ejemplo, la estructura atómica de las moléculas de proteínas individuales en una muestra viviente. ”
Para lograr esto los científicos disparan un láser de petavatios muy poderoso en una nube de gas, un método que fue concebido en la década de 1970, pero por la limitante de láseres lo suficientemente potentes este se había mantenido en espera.
“El el láser hace un chapoteo, para luego crea una onda que se mueve a través del dispositivo en alta velocidad. Durante ese splash inicial, algunas gotitas (partículas cargadas) se rompen, quedando atrapadas en la ola acelerándose. En el otro extremo las partículas son arrojadas a velocidades increíblemente altas, logrando un haz de electrones de 2 GeV”, agrego.
De esta manera los investigadores esperan llegar a construir aceleradores de 10 GeV de unos pocos centímetros hasta desarrollar en los próximos 10 años aceleradores de 20 GeV del mismo tamaño con el objetivo de dar lugar a más innovaciones y descubrimientos.
Referencia: Universidad de Texas