Los aceleradores de partículas son los microscopios que nos permiten adentrarnos en lo más profundo de la materia. El núcleo atómico se descubrió mediante proyectiles producidos de manera natural, como las partículas a de algunos elementos radioactivos, que llegan a unos pocos MeV [1] de energía, lanzándolas contra láminas metálicas. Con la radiación cósmica se alcanzaban mayores energías, pero tenía graves inconvenientes: se desconoce el tipo de partícula, su intensidad es débil, ... Por ello, a partir de los años 1930 se construyeron los primeros aceleradores.

Los aceleradores más sencillos son los electrostáticos, de los que hay aún muchos en servicio, ya que permiten acelerar muchas clases de partículas. La alta tensión los limita, debido a las descargas eléctricas. Se soluciona el problema con campos eléctricos variables sobre la trayectoria que recorre la partícula: tenemos entonces los aceleradores lineales. En 1932 surge el ciclotrón, primer acelerador circular, que acelera partículas que describen una espiral cuyo radio aumenta con la energía. Produce un haz continuo y son los aceleradores más utilizados en medicina, pero no en la investigació en física ya que para altas energías hacían falta campos magnéticos en un volumen cada vez mayor. La alternativa es utilizar electroimanes para mantener las partículas en una órbita cerrada: tenemos los sincrotrones.

En los aceleradores lineales y circulares el blanco está fijo. Se puede conseguir mayor energía para crear partículas nuevas si el blanco también se mueve y la colisión es frontal. El acelerador se llama entonces colisionador.

Antes de entrar en un gran acelerador les partículas salen de una fuente. Pasan luego por los sistemas de inyección que los aceleran hasta la cámara de vacío, que es una como una canonada por la que circulan las partículas, que está envuelta por un campo magnético guia para que las partículas giren en una órbita cerrada. En cada vuelta la partícula pierde parte de su energia en forma de luz, que se llama radiación sincrotrón. Para compensarla, se da una aceleración periódica que agrupa las partículas en paquetes, de muchas partículas. Estos haces las hacen coincidir en ciertos puntos de interacción que es donde se colocan los detectores. Ocasionalmente, en cada cruce de estos haces, un electrón llega a estar tan a cerca de un positrón que se produce una colisión como si se tratara de dos bolas de billar, o bien produce una aniquilación que origina nuevas partículas.

La radiación sincrotrón se ha convertido en un instrumente esencial para la investigación fundamental y aplicada campos como la cosmética e industria alimenticia, catalizadores y problemas de contaminación, fibras artificiales y productos farmaceuticos o en microelectrónica.

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