Investigadores consiguen acelerar partículas e incrementar su energía en siete kiloelectronvoltios con un acelerador en miniatura de tan solo 1,5 cm de longitud y 1 mm de grosor
El Gran Colisionador de Hadrones instalado en Ginebra es un acelerador y colisionador de partículas de los más grandes y energéticos del mundo. A pesar de los inconvenientes de sus 27 km de circunferencia, el acelerador del CERN permitió confirmar la existencia de la partícula conocida como bosón de Higgs y podría jugar un papel clave en otros descubrimientos como los microagujeros negros, el monopolo magnético o las partículas supersimétricas. Sin embargo, su tamaño desmesurado podría reducirse hasta un centenar de veces gracias al prototipo de acelerador de partículas desarrollado por un equipo de investigadores que ha sido publicado recientemente en la revista Nature Communications.
El prototipo en cuestión plantea un cambio sustancial en la frecuencia de radiación utilizada. El uso de que permite reducir los 27 km del LHC –por sus siglas en inglés– a un módulo de tan solo 1,5 cm de longitud y un milímetro de grosor. El uso de radiación dentro del rango del teraherzio –THz–, también conocida como radiación electromagnética de 1012 Hz, presenta ventajas notables con respecto a la electromagnética que usan los aceleradores convencionales. Entre estas ventajas destaca su longitud de onda hasta mil veces más corta que la radiofrecuencia, lo que permite que todo sea mil veces más pequeño y pueda atravesar una gran variedad de materiales dieléctricos.
Para poner a prueba el potencial de la radiación terahertz para acelerar partículas de forma similar al Gran Colisionador de Hadrones, los investigadores del Centro de Ciencia Láser de Electrones recurrieron al uso de una pistola especial para poder disparar un chorro de electrones en el interior del acelerador en miniatura. Los resultados reportados del experimento confirmaron que la radiación terahertz permitió acelerar partículas e incrementar su energía en siete kiloelectronvoltios.
Tal y como asegura el coautor del estudio en el artículo publicado, el investigador Arya Fallahi, no se trata de una aceleración especialmente grande pero los resultados obtenidos demuestran la viabilidad de esta tecnología para la futura construcción de aceleradores portátiles tan pequeños como la palma de una mano. De hecho, los investigadores hacen hincapié en la escalabilidad del prototipo para obtener aceleradores con un tamaño mucho más reducido.
Entre los objetivos marcados por los científicos del Centro de Ciencia Láser de Electrones está el de conseguir una aceleración de un gigavoltio por metro, es decir, más de diez veces lo que permite un acelerador convencional. Llegados a este punto, Fallahi aclara que el desarrollo de la futura tecnología de plasma lograría incrementar de forma notable esta diferencia, pero sería necesario disponer de láseres mucho más potentes que los que tenemos actualmente.
https://youtu.be/CJxcW7ECQng
Por el momento planean fabricar un acelerador experimental de mayor tamaño basado en la radiación tetraherz, que ocuparía menos de un metro de longitud y permitiría desde estudiar la fotosíntesis hasta mejorar las actuales técnicas médicas de diagnóstico por imagen.
Imágenes | vía Nature Communications
