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¿Que son los aceleradores de partículas?
Leyendo su nombre, quizá no hay mucho misterio acerca de lo que se trata, pero aun así daré una definición para pasar a su funcionamiento:
Un acelerador es un instrumento que cambia la velocidad de una partícula cargada, ya sea un ion o un electrón.
Puede que esto no suene muy diferente a la definición que te imaginas cuando ves el nombre de "acelerador de partículas", pero lo cierto es que tiene un nombre en cuanto a ser descriptivo se refiere.
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Ejemplos de aceleradores de particulas
Tal vez si les pregunto que piensen en un acelerador de partículas, lo primero que pase por sus mentes son las enormes maquinas del CERN en Europa, lo cual es entendible debido a la publicidad que se le ha hecho al gran colisionador de hadrones en noticias sobre los hallazgos que han realizado en los últimos años gracias a este acelerador o incluso debido a su incursión en algunos ámbitos de la cultura pop, siendo mencionado frecuentemente en series como the big bang theory entre otros.
Lo que quizá te parezca curioso es que probablemente estas mas relacionado con el uso de aceleradores de partículas de lo que piensas, ya que esos aparatos están prácticamente en todos partes. Tenemos como ejemplos que los receptores de radios, los cinescopios de televisión y los aparatos de rayos X con los que te hacen placas son aceleradores de partículas.
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Funcionamiento de los aceleradores de partículas
La manera en la que un acelerador aumenta la velocidad de una partícula es sometiéndola a campos eléctricos y magnéticos para influir en su movimiento, por lo que para entender más a fondo el funcionamiento del acelerador es necesario conocer el comportamiento de la partícula en presencia de campos eléctricos y magnéticos.
Hay muy buenos post en la comunidad steemit que hablan acerca de estos comportamientos que sufren las partículas cargadas a ser sometidas a campos magnéticos y eléctricos, por lo que tratare de hacer un poco mas resumido el post citare algunos de ellos al final del post si quieres conocer mas a fondo acerca de estos comportamientos, pero de momento me quedare con los conceptos esenciales necesarios para entender como funciona el acelerador.
Movimiento de partículas cargadas bajo un campo eléctrico
Cuando una partícula cargada es sometida a un campo eléctrico, este ejercerá sobre la partícula una fuerza que es proporcional a la intensidad del campo eléctrico
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Si la intensidad del campo eléctrico no varia y tampoco lo hace el valor de la carga de la partícula, la fuerza que se ejerce sobre ella tampoco lo hace y su movimiento en general describe una parábola. Fuente. |
Si la partícula se mueve en la misma dirección del campo eléctrico (ya sea que esto se deba a que la partícula se encuentra en reposo al momento de ser aplicado el campo eléctrico sobre ella o porque su velocidad apunta en la misma dirección que la del campo eléctrico) el movimiento de la partícula será un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. Fuente. |  |
Movimiento de partículas cargadas bajo un campo magnético
Una partícula cargada q se mueve con una velocidad v en un campo magnético B, el campo magnético ejerce una fuerza sobre la partícula cuya magnitud es dada por
Donde θ es el angulo que forma el vector velocidad v con el vector inducción magnética B.
Habiendo hablado un poco sobre los principios físicos usados para el funcionamiento de los aceleradores, paso a explicar sobre como estos son tenidos en cuenta para acelerar partículas como electrones.
En general, un acelerador de electrones esta compuesto en esencia de una placa metálica que funciona como la fuente de partículas. La placa es calentada aplicándole para ello una corriente eléctrica de manera que esta emite los electrones, que son conducidos a través de placas metálicas con un orificio central que se encuentran dentro de un tubo de vació. Entre cada placa existe una diferencia de potencial que genera un campo eléctrico que acelera las cargas.
Bueno amigos de steemit eso es todo por ahora. Para el próximo post hablare sobre los diferentes tipos de aceleradores de partículas que existen y explicare un poco mas a fondo sobre el funcionamiento de cada uno de ellos. Espero que les haya gustado mi post! :)
Fuentes
- F. A. Andrade "ACELERADORES DE PARTICULAS
- Cómo funciona un acelerador de partículas? - Aceleración
- Science basics: Basics of the electric uniform field
- Electric charge moving in a magnetic field