Mundo, 30 de sep 2024 (ATB Digital).- ¿Alguna vez te has preguntado cómo funciona el universo en su nivel más básico? ¿Qué compone la materia que nos rodea o cómo se originan las fuerzas que mantienen todo en su lugar? Los aceleradores de partículas son máquinas que nos ayudan a encontrar respuestas a estas grandes preguntas.
Aunque su nombre suene intimidante, estas herramientas son fundamentales en la ciencia moderna, y su impacto va mucho más allá de la física pura. Desde la búsqueda de nuevas partículas hasta aplicaciones médicas que pueden salvar vidas, los aceleradores son piezas clave en el avance de la tecnología y el conocimiento humano. Pero, ¿qué son exactamente? ¿Cómo funcionan? ¿Y por qué deberíamos interesarnos en ellos?
EL ACELERADOR DE PARTÍCULAS: LA LUPA MÁS LUMINOSA DEL UNIVERSO
Un acelerador de partículas, en términos sencillos, es una máquina que acelera partículas subatómicas (como protones, electrones o iones) a velocidades extremadamente altas, a veces cercanas a la velocidad de la luz. Suena como algo salido de la ciencia ficción, pero estas máquinas existen desde hace casi un siglo, y han sido fundamentales para desvelar algunos de los secretos más profundos de la naturaleza.
El principio detrás de su funcionamiento es simple: las partículas cargadas son aceleradas mediante campos eléctricos y guiadas a través de campos magnéticos. Al aumentar su velocidad, ganan energía, y cuando se hacen colisionar, liberan una cantidad enorme de información sobre las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Es como si estuviéramos usando una lupa para observar el universo a una escala microscópica, permitiendo ver lo invisible.
En los aceleradores lineales, las partículas viajan en línea recta, ganando velocidad a medida que pasan por campos eléctricos alternos. Sin embargo, los aceleradores circulares, como el famoso Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), del CERN, hacen que las partículas se muevan en un túnel circular, permitiendo colisiones de mayor energía al dirigir haces de partículas que se chocan entre sí a velocidades casi impensables.
DE LA TEORÍA A LA REALIDAD: ¿CÓMO FUNCIONAN?
El funcionamiento de un acelerador de partículas se basa en principios de la física que pueden parecer complejos, pero en esencia, se trata de aprovechar las propiedades de las partículas cargadas y los campos electromagnéticos. Imagina que tienes una pelota y la lanzas cada vez con más fuerza. Un acelerador hace algo similar, pero en lugar de una pelota, las partículas subatómicas son impulsadas por campos eléctricos que las empujan y aumentan su velocidad a medida que viajan por el acelerador.
En los aceleradores circulares, como el LHC, las partículas no viajan en línea recta, sino que se mueven a través de un anillo enorme guiadas por imanes superconductores, que las mantienen en su trayectoria. Cada vez que pasan por ciertas secciones del acelerador, ganan más energía. Finalmente, cuando han alcanzado una velocidad cercana a la de la luz, los científicos las hacen colisionar. Estas colisiones generan una explosión de partículas y energía, que los detectores registran para su análisis. Es en estos momentos de choque cuando se revelan las propiedades más fundamentales de la materia.
El LHC, ubicado en el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) en la frontera entre Suiza y Francia, es el acelerador de partículas más grande y potente del mundo. Su tamaño colosal, con un túnel de 27 kilómetros, y su capacidad para producir colisiones de altísima energía lo han convertido en un laboratorio único para estudiar los componentes más diminutos de la materia.
MUCHO MÁS QUE CIENCIA BÁSICA
Los aceleradores de partículas no solo nos ayudan a desentrañar los misterios del cosmos, sino que también tienen aplicaciones muy prácticas que benefician a la sociedad de manera directa. En el campo de la medicina, por ejemplo, se utilizan para la terapia de protones, un tratamiento que emplea haces de partículas para destruir células cancerosas con una precisión quirúrgica. Esto permite atacar tumores sin dañar el tejido sano circundante, haciendo que los tratamientos de radioterapia sean más efectivos y menos invasivos.
Además, los aceleradores son esenciales en la producción de radioisótopos, sustancias utilizadas en diagnóstico médico por imagen, como en los escáneres PET. Estas tecnologías permiten a los médicos detectar enfermedades como el cáncer en etapas muy tempranas, lo que mejora enormemente las posibilidades de tratamiento exitoso.
En la industria, los aceleradores también juegan un papel crucial. Desde la producción de semiconductores hasta la modificación de materiales mediante irradiación, estos dispositivos están en el corazón de innovaciones tecnológicas que usamos en nuestra vida diaria. Incluso en la arqueología y la conservación del patrimonio cultural, los aceleradores permiten analizar obras de arte y objetos antiguos sin dañarlos, revelando su composición y origen.
EL CERN Y EL GRAN COLISIONADOR DE HADRONES
El CERN es el epicentro de la investigación de partículas a nivel mundial, y su Gran Colisionador de Hadrones ha sido responsable de algunos de los descubrimientos más impactantes de la física en las últimas décadas. Uno de ellos es el famoso bosón de Higgs, una partícula que fue teorizada en los años 60 pero no se descubrió hasta 2012, gracias a los experimentos del LHC. Este hallazgo confirmó una parte clave del modelo estándar de la física de partículas, una teoría que describe las fuerzas y partículas que componen el universo.
El CERN no solo se dedica a la física teórica. También es un lugar donde la tecnología avanza a pasos agigantados. Los avances en superconductores, detección de partículas y procesamiento de datos que se desarrollan aquí han tenido un impacto en campos tan diversos como la informática, la medicina y la ingeniería.
FUENTE: NATIONAL GEOGRAPHIC