La extinción de los mastodontes de la física

Un estudio propone un método para construir aceleradores de partículas menos voluminosos y más baratos

DANIEL MEDIAVILLA MADRID 08/05/2009 07:00

Uno de los túneles del LHC. U.C.

Uno de los túneles del LHC. U.C.

El lunes, el secretario de Energía de EEUU, Steve Chu, afirmó que el International Linear Collider (ILC), el próximo gran acelerador de partículas, costará cerca de 20.000 millones de euros. Esta máquina tendrá entre sus objetivos poner a prueba los descubrimientos que debería realizar el LHC, en la sede del CERN, en Ginebra. Por ahora, el alto precio y los aún nulos resultados del acelerador europeo convaleciente mantienen a los gobiernos a la expectativa y el proyecto en el aire.

El caso del ILC muestra que la construcción de máquinas cada vez mayores y más potentes para explorar los abismos de la física puede tener cerca su límite. Tevatrón, el acelerador en activo más energético, costó unos 200 millones de euros; LHC, siete veces más potente, 5.000. La progresión con la tecnología actual es clara y cada nuevo proyecto supone un esfuerzo épico para lograr fondos con los que financiarlos. Si se quiere seguir avanzando será necesario encontrar formas más asequibles de lanzar unas partículascontra otras.

Recientemente, investigadores de instituciones rusas y alemanas publicaron en Nature Physics un artículo que puede permitir la aparición de aceleradores de electrones (como el ILC) muy potentes y mucho más pequeños. El sistema, bautizado como proton driven plasma acceleration (PWFA), haría posible utilizar campos eléctricos unas mil veces más potentes que los aceleradores convencionales y, en principio, mil veces más cortos.

Dispararon contra una sopa

En los aceleradores de investigación, las partículas tienen que chocar a energías muy elevadas. Para lograrlo, se aceleran mucho con potentes campos eléctricos. El problema es que si el campo es demasiado intenso, comienza a arrancar electrones de las paredes del tubo del acelerador y puede acabar por fundirlo. Además, los imanes que curvan la trayectoria de las partículas no pueden hacerlo de forma brusca. Por eso, se necesitan anillos de aceleración de muchos kilómetros para lograr una velocidad elevada sin superar las limitaciones.

Otra forma de superarlas sería emplear plasma, una sopa de gas ionizado en la que los electrones han sido separados de sus núcleos. En 2007, investigadores de las universidades californianas de Stanford, UCLA y USC mostraron que lanzando contra este plasma un proyectil formado por electrones estrechamente empaquetados se provoca una especie de oleaje que crea un campo eléctrico muy intenso. A lomos de estas olas, los electrones pueden alcanzar energías muy elevadas en un espacio reducido.

En el nuevo artículo, el equipo dirigido por Allen Caldwell, del Instituto Max Planck de Física (Múnich), propuso disparar protones en lugar de electrones. El motivo: los aceleradores actuales son capaces de lanzar los protones a energías mucho más elevadas que los electrones. Con este sistema, en una simulación, los investigadores aceleraron grupos de electrones a 500 GeV en 300 metros. Para alcanzar esa energía, el ILC necesitaría 15 kilómetros. Con este sistema, el equipo de Caldwell cree que se podría combinar la precisión de los colisionadores de electrones con la potencia de los que utilizan protones. Hasta ahora, este tipo de aceleración está en fase teórica, pero los autores del estudio creen que en un futuro no muy lejano estas ideas pueden permitir hacer máquinas más pequeñas y más asequibles para la sociedad.

Las mayores máquinas que existen

¿Para qué sirve un acelerador de partículas?
Los aceleradores se emplean en muchos campos. En medicina, por ejemplo, se usan para producir las radiaciones con las que se realizan los tratamientos de radioterapia. En investigación básica, aceleradores como el LHC lanzan unas partículas contra otras para provocar choques muy energéticos en los que aparecen durante un instante partículas desaparecidas hace miles de millones de años. Es una manera de conocer los mecanismos que rigen las relaciones entre los componentes de la materia.

¿Cómo funciona un acelerador de plasma?
Se lanza un proyectil de electrones (carga negativa) contra plasma (una sopa de gas ionizado en la que los electrones han sido separados de sus núcleos). Los electrones salen repelidos, dejando tras de sí los núcleos. Estos núcleos (carga positiva) forman una burbuja tras el proyectil de electrones. Los electrones (-) del plasma expulsados por la bala, se ven atraídos por la burbuja de núcleos (+) y vuelven hacia su posición inicial. Sin embargo, con la brusquedad del movimiento acaban en un lugar distinto del de partida. Esta estela de electrones descolocados crea un campo eléctrico muy intenso y, montados en esta estela, los electrones pueden alcanzar energías muy elevadas en un espacio reducido.

¿Es mejor lanzar protones que electrones?
Cada tipo de partícula ofrece unas ventajas. Los aceleradores de protones han permitido alcanzar energías mucho más elevadas. Este tipo de máquinas se emplean para realizar experimentos de descubrimiento. Los aceleradores de electrones son menos energéticos, pero mucho más precisos.

10 Comentarios
  • isabel
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    26 i isabel 08-05-2009 10:37

    Soterrar la M-30 en Madrid costo 1000 millones de euros, y eso ni se discutio la necesidad de hacerlo o no. En cambio gastar dinero, en orden de miles de millones, para desarrollar la ciencia con el consiguiente impacto teconlogico que tiene el diseño de aceleradores no solo para el conocimiento fundamental con aplicaciones a medio y largo plazo, sino para el desarrollo inmediato y a corto de plazo, de campos como la ingenieria o la medicina nuclear, eso si se discute. Luego nos quejamos de que nuestro crecimiento esta basado en el ladrillo...

  • Joaco
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    11 i Joaco 08-05-2009 11:29

    Isabel, completamente de acuero contigo. Si en lugar de publicitar el acelerador, se publicitase toda la construcción que va alrededor de éste, soterramiento del mismo, túneles de acceso, evacuación, etc, así como a las constructoras metidas en el ajo, la cosa sería más popular y la mayoría de la gente estaría de acuerdo... Lo que pasa es que como la gente, en general, desconoce que todo esto repercute directamente en el desarrollo de tecnologías tales como la aplicada en la medicina nuclear, que dicho sea de paso, sirve como elemento clave de diagnóstico del cancer, pues nada. Seguiremos viendo el fútbol y pagando millonadas a los jugadores.

  • El Quinto Jinete del Apocalipsis.
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    -12 i El Quinto Jinete del Apocalipsis. 08-05-2009 11:34

    Qué razón tienes Isabel!; la Gente en general, necesita más información clara y precisa sobre estos proyectos y por qué hay que apoyarlos. Nuestro avance como Especie, como Civilización, depende de estos experimentos, de descubrir los fundamentos de la materia, cómo funciona el Universo; ésto sí que es Religión, ésto es acercarnos a Dios... Ciencia y Religión están condenados a entenderse, en el fondo son lo mismo.

  • anti-neotorquemadas
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    6 i anti-neotorquemadas 08-05-2009 11:53

    pues me parece estos estudios algo muy necesario, y a los agoreros les diré una cosa: que se queden en su edad media y dejen a la humanidad evolucionar, que este es el camino para superar los retos que tenemos y los que vamos a tener.

  • BERTO
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    8 i BERTO 08-05-2009 12:06

    Este es el lema del español... que investigue otros... y después nos quejamos de apenas tenemos empresas españolas y somos un país lleno de multinacionales extrajeras que a las que hay una pequeña tormenta cierran y se van a otro pais.

  • Paco López
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    15 i Paco López 08-05-2009 12:40

    Isabel, te has quedado muy corta. La M30 va costando (que todavía no se ha terminado) 3700 millones de euros. Prácticamente lo mismo que el LHC. Es más cuesta más que la ampliación del Canal de Panamá para duplicar su anchura. Las ayudas a los municipios son de 8000 millones de euros. ¿Quién se atreve a decir que los grandes aceleradores son caros? Es que nadie es capaz de comparar cibras cuando se pasa del gigaeuro? ¿Por qué en lugar de Olimpiadas, que solo benefician a unos pocos, no se dedican a realizar infraestructuras de I+D, de las que todos sacamos beneficio? Las olimpiadas de Atenas y Pequín costaros 11000 y 30000 millones de euros, pero claro eso no es dinero.

  • YO
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    2 i YO 08-05-2009 20:33

    Adelante LHC! Pero please obtén resultados cuanto antes...

  • FCO MORENO MECO
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    -1 i FCO MORENO MECO 10-05-2009 21:00

    LOS ACELERADORES DE PARTICULAS, GRANDES O PEQUEÑOS, no sirven de nada sin una Física Tórica Unificada. Decir que de unos fueguecillos artificiales de millonésimas de segundo de duración, se encuantra un bosón determinado por muy de dios (el falso judio) que sea, diseñado en la oficina, es un fraude, una mentira y una ridiculez delictiva contra el conocimiento y la humanidad. ¿Y QUE HACEN AHORA (EN ESTOS DOCE MESES DE REPERACION) LOS MAS DE 5.000 FISICOS TEORICOS Y OTROS EN EL LHC DEL CERN? ¿a QUE SE DEDICAN, ESTAN INVESTIGANDO LAS FUENTES DE ENERGIA RME DEL FUTURO DE LA HUMANIDAD, POR CASO, SABIENDO YA QUE LA FUSION NUCLEAR ES UN FIASCO, UN FRAUDE Y ADEMAS ES IMPOSIBLE? Creo que como contribuyente del dinero público con el que se les paga, tengo derecho en saberlo.

  • Físico
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    0 i Físico 11-05-2009 18:04

    Unas cuantas aclaraciones: Los aceleradores de partículas tipo PET permiten diagnosticar cánceres son una realidad que se utilizan actualmente en los hospitales. La física teórica es otra cosa muy distinta de la que habla el Sr. Moreno Meco, el cual, dicho sea de paso, no es físico, ni tiene estudios sobre física. En siguiente lugar, las energías RME no se sabe lo que son. Nadie ha oído hablar de ellas, ni por supuesto disponen de formulación alguna. Los físicos que trabajan en el CERN suelen además trabajar como profesores en las universidades europeas, al menos la mitad de su tiempo. Que alguien sin conocimientos de física ni matemáticas me venga a criticar algo de lo que no tiene ni la más remota idea, me merece el mismo respeto que cualquier curandero que trata de atajar una enfermedad con cánticos a la luna.

  • Enrique
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    0 i Enrique 12-05-2009 00:12

    La física experimental de partículas es la gran desconocida. Gracias a ella, hoy es posible la construcción de aceleradores no sólo para uso en investigación básica (i.e. LHC) sino otros para uso médico, tanto en la producción de radiofármacos - empleados en las técnicas de imagen médica - como en la radioterapia clásica (como los aceleradores de electrones o betatrones, ámpliamente utilizados en hospitales) o los recientes basados en hadrones (hadroterapia), para uso en determinados tipos de cánceres (especialmente en niños y tumores oculares). Otras aplicaciones son los aceleradores para producir radiación síncrotón (rayos X), de especial interés en el análisis de materiales, Es una investigación cara, pero sin duda de grandes repercusiones sociales, que no siempre se han explicado ni comprendido correctamente.

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Generado: 2012-02-13 15:24:29