NeoFronteras

El acelerador de plasma

Área: Física — jueves, 22 de febrero de 2007

Foto
Esta foto muestra la ganacia en energía de los electrones (azul) según atraviesan el plasma. En blanco el grupo original de electrones del haz. Los electrones pueden ser fotografiados porque emiten luz según atraviesan el gas. Foto: SLAC.

Hace poco se han propuesto los planes para construir un acelerador lineal convencional de 25 km de longitud. Estaría financiado por un grupo internacional de países y significaría un paso más hacía la comprensión de las interacciones fundamentales. Alargando este futuro sistema hasta los 50Km se conseguiría llegar a una energía 1000 GeV. El costo del proyecto se estima en 15.000 millones de dólares. Este tipo de instalaciones son increíblemente caras y por eso varios países se unen para poder afrontar el costo. Pero quizás el costo sería diferente si se utilizase una nueva técnica recientemente ensayada y basada en la aceleración mediante plasma.
Ahora un grupo de físicos norteamericanos afirman poder doblar la energía de 42 GeV del haz del SLAC (Stanford Linear Accelerator Centre) mediante el añadido de un dispositivo de un metro longitud. El acelerador lineal SLAC, ya existente, mide ahora 3 Km y está ubicado en Los Ángeles.
Este nuevo dispositivo usaría plasma en lugar de las convencionales bobinas superconductotas o de cobre o dispositivos similares de los aceleradores convencionales.
El anterior competidor, el acelerador circular del CERN, el LEP, ostenta la marca mundial en la aceleración de electrones en más de 100 GeV, pero quedará pronto superada en energía por el LHC, que dicha organización está finalizando en el mismo túnel en donde se ubicaba el LEP.
Mark Hogan y su equipo del SLAC han demostrado que el nuevo dispositivo, basado en campos de estela plasmáticos y de 85 cm de longitud, puede aumentar la energía de las partículas (electrones) del SLAC de 42 GeV a 85 GeV.
Recientemente los físicos han conseguido acelerar electrones a energías del orden del GeV en campos de plasma creados por un láser en un gas. El equipo de Hogan usó, por el contrario, los propios electrones del haz del SLAC como input en el dispositivo que a su vez estaba relleno con vapor de litio. Dentro del dispositivo los electrones del gas son arrastrados lejos del sus núcleos por el haz para volver a sus posiciones iniciales. Este movimiento oscilante que sucede en la estela del pulso original de electrones captura ocasionalmente algunos de los electrones del pulso y los acelera a energías mucho más altas.
Como el haz del SLAC contiene grupos comprimidos de electrones el dispositivo podría mantener un campo de estela acelerador estable durante casi un metro. En los dispositivos previos la aceleración sólo se pudo mantener a lo largo de unos pocos centímetros debido a la inestabilidad del haz y que se conoce como hosing.
A pesar de todo quedan por superar varios desafíos antes de que la técnica pueda usarse de manera práctica en los aceleradores de partículas. El problema con los plasmas es que son muy inestables. Otro inconveniente es que la densidad del haz de electrones disminuye mucho al pasar por el dispositivo, ya que sólo el 1% de los electrones del haz son acelerados hasta las energías más altas.
Si al final se tiene éxito en el desarrollo de esta tecnología se podría aplicar a futuros aceleradores consiguiendo energías más altas a un coste menor. Y es que reproducir en la Tierra las energías que se dieron poco después del Big Bang sale muy caro.

Fuente: Stanford Linear Accelerator Centre.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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2 Comentarios

  1. gino:

    Por lo que estuve leyendo en estos apuntes lo que pienso es que usted creo un cañón de iones y no uno de plasma para crear un cañón plasma se necesitaría la presión y calor de varias millones de presiones atmosféricas.

  2. NeoFronteras:

    Se equivoca. Un plasma es un “gas” en el cual hay iones y electrones mezclados. No se necesita alta presión para crearlo o mantenerlo.

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