Las nuevas tecnologías para construir aceleradores de partículas más compactos se exponen en el IFIC
Unos 60 expertos de centros de investigación de todo el mundo se reúnen en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-Universitat de València) del 13 al 16 de junio para avanzar en la tecnología de Radiofrecuencia de Alto Gradiente, un nuevo desarrollo en el sistema para acelerar partículas que permite reducir el tamaño y la complejidad de los aceleradores. Este sistema es la base de los aceleradores de partículas, que se usan tanto en la investigación de los componentes de la materia como en diversas aplicaciones, desde la Biología a la Medicina. El IFIC ultima un laboratorio donde probar nuevos dispositivos basados en esta tecnología en su infraestructura para la investigación en Física Médica IFIMED.
Este es uno de los motivos por los que la décima edición del International Workshop on Breakdown Science and High Gradient Technology (HG2017) se celebra en Valencia, por primera vez en España. El laboratorio que se construye en IFIMED es uno de los pocos en Europa que tendrá capacidad para probar cavidades de radiofrecuencia de alto gradiente, los dispositivos que permiten acelerar las partículas en los aceleradores. En concreto, será el lugar donde se compruebe la resistencia de los materiales a un fenómeno físico que merma su capacidad de aceleración, conocido como breakdown.
En la mayoría de los aceleradores de partículas, el proceso de aceleración se realiza utilizando cavidades de radiofrecuencia. Aplicando a estas cavidades un campo eléctrico variable a alta frecuencia se dota de energía a las partículas, lo que permite su aceleración. La tecnología de Alto Gradiente es una evolución de estas cavidades que opera a frecuencias muy altas (12 gigahercios), aplicando energías de hasta 100 megavoltios por metro a las partículas. Esto supone cuatro veces más de lo alcanzado con estas cavidades de radiofrecuencia hace una década.
La fabricación de este tipo de cavidades es muy complicada y se encuentra aún en fase de desarrollo. Al someterse a altos campos eléctricos, los materiales de los que están hechas (normalmente cobre) sufren procesos físicos que restan capacidad para acelerar partículas. Uno de los más decisivos es el llamado breakdown, cuyo estudio es uno de los principales temas que se tratan en la reunión. El laboratorio de radiofrecuencia del IFIC se encargará de probar estos desarrollos, al principio con varios dispositivos de alto gradiente fabricados en el CERN y, posteriormente, abriéndose a la colaboración con otros laboratorios y empresas.
La principal aplicación de la radiofrecuencia de alto gradiente es la generación de radiación utilizando láseres a electrones libres (FEL, por sus siglas en inglés), un tipo de radiacion que empieza a tener muchas aplicaciones en cristalografía o estudios de biología celular, en Medicina, Biología o industria farmacéutica. Además, el hecho de permitir aceleradores de partículas más compactos hace interesante a esta tecnología para la terapia con partículas pesadas (hadronterapia), donde uno de los principales inconvenientes es el coste de los grandes aceleradores de partículas que se necesitan.
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