El Gran Colisionador de Hadrones en el laboratorio CERN se ha hecho famoso en la cultura popular: El comediante John Stewart bromea sobre ello en The Daily Show, el personaje de Sheldon Cooper sueña con el en The Big Bang Theory y los villanos de ficción que roban material antimateria en la pelicula Ángeles y demonios.
A pesar de su repunte en la popularidad, los aceleradores de partículas todavía tienen secretos para compartir. Con el aporte de los científicos en los laboratorios e instituciones de todo el mundo los alcances de sus aplicaciones y beneficios van ampliándose aun más; aquí te comparto una compilación de 10 cosas que probablemente no sabias acerca de los aceleradores de partículas.
1. HAY MÁS DE 30.000 ACELERADORES EN FUNCIONAMIENTO EN TODO EL MUNDO.
Los aceleradores están por doquier, haciendo una gran cantidad de trabajos. Pueden ser más conocidos por su papel en la investigación de la física de partículas, pero sus otros talentos incluyen: la creación de impulsos destructores de tumores y capaces de combatir el cáncer; matando a las bacterias para prevenir enfermedades transmitidas por los alimentos; el desarrollo de mejores materiales para producir los pañales más eficaces y reducir su tamaño; ayudan a los científicos a mejorar la inyección de combustible para hacer los vehículos más eficientes. Por cierto... los monitores de televisión, son también ejemplo muy elemental de aceleradores de partículas.
2. UNO DE LOS MÁS LARGOS EDIFICIOS MODERNOS EN EL MUNDO FUE CONSTRUIDO POR UN ACELERADOR DE PARTÍCULAS.
Los aceleradores lineales, están diseñados para arrojar un haz de partículas en una línea recta. En general, cuanto más largo es el acelerador lineal es más poderoso el impacto de las partículas recientemente disparadas. El acelerador lineal en el SLAC National Accelerator Laboratory, que se encuentra cerca de San Francisco, es el más grande del planeta.
La galería Klystron de SLAC, el cual es desde luego un edificio que alberga a sus componentes que alimentan al acelerador que se encuentra por de bajo de aquella construcción. Es uno de los edificios más modernos y más altos del mundo. En general, tiene un poco menos de 2 millas de altura, una característica que se le solicita a empleados de ese laboratorio es llevar a cabo una carrera pedestre anual alrededor de su perímetro.
3. LOS ACELERADORES DE PARTÍCULAS SON LO MÁS CERCANO QUE TENEMOS PARA LAS MÁQUINAS DEL TIEMPO, SEGÚN STEPHEN HAWKING.
En el año 2010, el físico Stephen Hawking escribió un artículo para el periódico del Reino Unido el "Daily Mail" explicando cómo podría ser posible viajar en el tiempo. Tan sólo se necesita un acelerador de partículas lo suficientemente grande como para acelerar los seres humanos de la manera que aceleramos partículas, dijo.
Una persona metida dentro de un acelerador que tuviera las capacidades del Gran Colisionador de Hadrones movería a sus pasajeros a velocidades cercanas a la de la luz. Debido a los efectos de la relatividad especial, en un período de tiempo le podría aparecer a alguien que estuviera observando desde afuera de la máquina que los pasajeros viajan durante algunos años mientras que para los pasajeros el paseo dura apenas unos pocos días. En el momento en que hubieran bajado de ese viaje en el LHC, serían de hecho más jovenes que el resto de nosotros.
Hawking afirmó que hasta este momento no es una realidad la propuesta que trata la construcción una máquina de este tipo. Pero él llegó a señalar que de alguna manera el viaje en el tiempo ya ocurre en la actualidad. Por ejemplo, las partículas llamadas mesones pi son normalmente de una corta duración; se desintegran después de sólo millonésimas de segundo. Pero cuando son aceleradas a casi la velocidad de la luz, la vida de estas se expanden dramáticamente. Pareciera que estas partículas están viajando en el tiempo, o al menos experimentar que el tiempo transcurre más lentamente en relación con otras partículas.
4. LA TEMPERATURA MÁS ALTA REGISTRADA POR ALGÚN DISPOSITIVO ARTIFICIAL SE LOGRÓ EN UN ACELERADOR DE PARTÍCULAS.
En el año del 2012, el Laboratorio Nacional de Brookhaven en el Colisionador Relativista de Iones Pesados logró un récord mundial Guinness para la producción de la temperatura causada por el hombre más caliente del mundo, un ardiente 7,200,000,000,000 grados Fahrenheit. Pero el laboratorio con sede en Long Island hizo más que eso. Creó una pequeña cantidad de plasma de quarks y gluones, un estado de la materia que se cree que han predominado los primeros momentos del universo. Este plasma es tan caliente que hace que las partículas elementales llamadas quarks, que generalmente existen en la naturaleza sólo ligadas a otros quarks, puedan separarse el uno del otro.
Los científicos del CERN han podido también crear el plasma de quarks y gluones, a una temperatura aún más alta, en el Gran Colisionador de Hadrones.
5. EL INTERIOR DEL GRAN COLISIONADOR DE HADRONES ES MÁS FRÍO QUE EL ESPACIO EXTERIOR.
Con el fin de conducir la electricidad sin resistencia, los electroimanes el Gran Colisionador de Hadrones (Large Hadron Collider) son enfriados a temperaturas criogénicas. En el LHC hay un sistema criogénico que es el más grande en el mundo, y opera a una helada temperatura de menos 456,3 grados Fahrenheit. Es uno de los lugares más fríos de la Tierra, y es incluso un par de grados más frío que el espacio exterior, lo que tiende a descansar en alrededor de menos 454,9 grados Fahrenheit.
6. LA NATURALEZA PRODUCE ACELERADORES DE PARTÍCULAS MUCHO MÁS PODEROSOS QUE CUALQUIER OTRA COSA HECHA EN LA TIERRA.
Podemos construir algunos aceleradores de partículas bastante impresionantes, pero cuando se trata de alcanzar altas energías, no tenemos nada que hacer frente a los aceleradores de partículas que existen de forma natural en el espacio.
El rayo cósmico más energético jamás registrado vino con un impulso de protones acelerados con una energía datada de 300 millones de billones de electronvoltios. Ninguna fuente conocida dentro de nuestra galaxia es lo suficientemente potente como para haber causado tal aceleración. Incluso la onda expansiva de la explosión de una estrella puede ser capaz de enviar partículas capaces de viajar con mucha más fuerza de lo que podría pasar con un acelerador artificial, y ni que decir del empuje que sea suficiente para comparársele. Los científicos todavía están investigando la fuente de tales rayos ultra-alta energía cósmica.
7. LOS ACELERADORES DE PARTÍCULAS NO SÓLO ACELERAN LAS PARTÍCULAS; QUE TAMBIÉN LOS HACEN MÁS MASIVO.
Como Einstein predijo en su teoría de la relatividad, ninguna partícula que tiene masa puede viajar más rápido que la velocidad de la luz que es aproximadamente 299.792.458 metros por segundo en el vacío. No importa cuánta energía se agregue a un objeto con masa, su velocidad no puede llegar ni rebasar ese límite.
En los aceleradores modernos, las partículas son aceleradas a casi la velocidad de la luz. Por ejemplo, el inyector principal en el Acelerador del Laboratorio Nacional Fermi acelera protones a 0,99997 veces la velocidad de la luz. Como la velocidad de una partícula se acerca más y más cerca de la velocidad de la luz, un acelerador da más y más de su impulso a la energía cinética de la partícula.
Dado que, como Einstein nos enseño, que la energía de un objeto es igual a su masa por la velocidad de la luz al cuadrado ( E = mc 2 ), añadiendo energía es, en efecto, también un aumento de la masa de las partículas. Dicho de otra manera: Dónde hay más "E", tendría que haber más "m". Como un objeto que cuenta con métodos que le vuelven más y más masivo, por lo que nunca llega a la velocidad de la luz, o sea que su masa efectiva se hace más grande y más grande.
8. EL DIÁMETRO DE LA PRIMERA MÁQUINA ACELERADORA CIRCULAR DE PARTÍCULAS ERA MENOR QUE 5 PULGADAS; EL DIÁMETRO DEL GRAN COLISIONADOR DE HADRONES ES DE 27 KILOMETROS DE DIAMETRO.
En 1930, inspirado en las ideas del ingeniero noruego Rolf Widerøe, de 27 años de edad, el físico Ernest Lawrence creó el primer acelerador de partículas circular en la Universidad de California, Berkeley, con el estudiante graduado M. Stanley Livingston. Aceleró los iones de hidrógeno hasta conseguir una energía registrada de 80 mil electronvoltios dentro de una cámara de menos de 5 centímetros de diámetro.
En 1931, Lawrence y Livingston se pusieron a trabajar en un acelerador de 11 pulgadas. La máquina logró acelerar protones a poco más de 1 millón de electronvoltios, un hecho que Livingston informó a Lawrence por telegrama con el comentario añadido, "Whoopee!" Lawrence pasó a construir aceleradores e incluso más grandes para fundar laboratorios Lawrence Berkeley y Lawrence Livermore.
Los aceleradores de partículas han recorrido un largo camino desde entonces. El Gran Colisionador de Hadrones del CERN es más de 5 millas de diámetro (17 millas de circunferencia). Después de las mejoras de este año, el LHC será capaz de acelerar protones a 6,5 billones de electronvoltios.
9. EN LA DÉCADA DE 1970, LOS CIENTÍFICOS DEL ACELERADOR NACIONAL DEL LABORATORIO FERMI EMPLEABAN UN HURÓN LLAMADO "FELICIA" PARA LIMPIAR LAS PIEZAS DEL ACELERADOR.
Desde 1971 hasta 1999, en el Laboratorio de Mesones Fermi fue una parte clave de los experimentos de física de alta energía en el laboratorio. Para aprender más acerca de las fuerzas que mantienen nuestro universo en conjunto, los científicos estudiaron allí las partículas subatómicas llamadas mesones y protones. Los operadores podrían enviar haces de partículas de un acelerador para el Laboratorio de Meson través de una amplia línea de luz que se encontraba de bajo de tierra de carias millas de largo.
Para asegurarse de que los cientos de metros de tuberías de vacío estuvieran libres de desechos antes de conectarlos y entonces encender el haz de partículas, el laboratorio contó con la ayuda de un hurón llamado "Felicia".
Los hurones sostienen una afinidad por las madrigueras y por trepar a través de agujeros, por lo que la especie era perfecta para este trabajo. La tarea de Felicia era jalar un trapo humedecido que traía sujeto a su cuerpo y esta fue en una solución de limpieza necesaria para los largos tramos de tubería de esa parte del laboratorio.
Aunque el trabajo de Felicia fue finalmente asumida por un robot especialmente diseñado, que jugó un papel único y vital en el proceso de la construcción la pequeña hurón era recompensada con una dieta constante de hígados de pollo, las cabezas de pescado y carne de hamburguesa.
10. LOS ACELERADORES DE PARTÍCULAS APARECEN EN LOS LUGARES MÁS INSOSPECHADOS.
Los científicos tienden a construir grandes aceleradores de partículas en espacios subterráneos. Esto los protege de ser golpeados o desestabilizados, pero también pueden de paso hacerlos un poco más difíciles de encontrar.
Por ejemplo, los conductores que manejan por la autopista interestatal número 280 en el norte de California no lo notan, pero el acelerador principal en el SLAC National Accelerator Laboratory se encuentra justo por debajo de sus ruedas.
Los residentes en los pueblos de la campiña suiza-francesa viven encima del colisionador de partículas más poderoso del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones.
Y durante décadas, los equipos de la Universidad de Cornell han jugado al fútbol y el lacrosse en Robison Alumni en campos de 40 pies por encima del anillo de almacenamiento de electrones de Cornell, o conocido por sus siglas CESR. Los científicos usan el acelerador de partículas circular para estudiar los rayos de partículas compactas y para producir luz de rayos X para experimentos en biología, ciencia de los materiales y en física.
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