La estudiante de doctorado Lucia Lain Amador con un prototipo de cámara de vacío de diámetro reducido. Crédito:Maximilien Brice / CERN
Se necesita mucho trabajo para lograr la nada. Los tubos de rayos dentro de los aceleradores de partículas son algunas de las regiones más vacías del universo. Se evacuan para evitar que las partículas en aceleración choquen con las moléculas de gas en su camino. Los vacíos extremos dentro de estas tuberías se logran bombeando todos los gases dentro de ellas y luego recubriendo su interior con capas de un material especial llamado "getter" al que se adhieren las moléculas perdidas. Un equipo del grupo de vacío del CERN ha demostrado recientemente un nuevo método para aplicar recubrimientos absorbentes a tuberías de haz mucho más estrechas que nunca. Esto permitiría que los aceleradores, como los sincrotrones de electrones, funcionen con haces mejor enfocados y produzcan una radiación más brillante al acercar los imanes de dirección a los propios haces.
El método tradicional para aplicar el getter se basa en producir un plasma del material de recubrimiento dentro de las tuberías y usar alto voltaje para depositar el material en las paredes internas. Pero cuanto más delgada y larga es la tubería, cuanto más difícil es producir un plasma estable; con un diámetro de unos pocos milímetros y una longitud de unos pocos metros, es imposible que se forme el plasma, inutilizando este método.
Cuando se enfrentan a desafíos que superan los límites de las técnicas existentes, la adopción del pensamiento inverso ayuda. En lugar de construir primero la tubería y aplicar el revestimiento absorbente en su interior, los ingenieros invirtieron el proceso. Primero aplicaron el revestimiento getter al exterior de una estructura esquelética temporal y luego construyeron el tubo de la viga alrededor del revestimiento mediante un proceso de enchapado metálico. La estructura esquelética, que se conoce como "mandril de sacrificio" y está hecho de aluminio de alta pureza, más tarde se disolvió, dejando atrás una cámara de vacío estrecha con un revestimiento getter preaplicado.
"La ventaja clave de nuestra técnica es que también se puede utilizar para hacer cámaras de vacío con secciones transversales no circulares, "dice Lucía Lain Amador, el estudiante de doctorado que lidera el proyecto. "Y no se limita a recubrimientos getter, se puede usar para aplicar otros recubrimientos funcionales en el futuro". El concepto de utilizar un mandril de sacrificio no es nuevo; de hecho, los investigadores del Instituto Paul Scherrer (PSI) en Suiza han utilizado mandriles hechos de caucho de silicona. La innovación del equipo del CERN fue trabajar con aluminio, cuales, a diferencia del caucho de silicona, produce un mandril rígido y libre de contaminantes.
En este momento, la tecnología no está diseñada para su uso en colisionadores como el LHC, pero está dirigida a sincrotrones de electrones, que requieren tubos de vigas de pequeño diámetro con geometrías variables. Lucía y sus colegas han estado perfeccionando la técnica produciendo varios prototipos de cámaras de vacío y esperan ver su uso generalizado en los próximos años.