1. Aceleradores lineales (Linacs):
* Principio básico: Los protones se aceleran en línea recta por una serie de campos eléctricos alternos.
* Proceso:
* Fuente de iones: Los protones se crean eliminando electrones de átomos de hidrógeno.
* Cavidades de radiofrecuencia (RF): Estas cavidades son como tuberías huecas con campos eléctricos oscilantes. La frecuencia del campo RF se sincroniza con el movimiento del protón.
* Aceleración: A medida que un protón pasa a través de una cavidad de RF, experimenta una fuerza eléctrica que lo empuja hacia adelante. Esta fuerza es más fuerte cuando el protón ingresa a la cavidad en el momento correcto (cuando el campo eléctrico está en su pico).
* tubos de deriva: Para mantener la aceleración, los protones se guían a través de "tubos de deriva" entre las cavidades de RF. Estos tubos protegen los protones del campo eléctrico mientras viajan.
* Aumento de energía: Las cavidades de RF están más separadas a medida que los protones ganan energía, asegurando que encuentren el campo eléctrico acelerado en el momento óptimo.
2. Aceleradores circulares (sincrotrones):
* Principio básico: Los protones se aceleran en una ruta circular por campos magnéticos y cavidades de radiofrecuencia.
* Proceso:
* Fuente e inyección de iones: Similar a Linacs, los protones se crean e inyectan en el sincrotrón.
* doblando magnética: Se organizan imanes potentes en un anillo para guiar a los protones en un camino circular.
* Cavidades RF: Las cavidades de RF se colocan estratégicamente a lo largo del camino circular, acelerando los protones cada vez que pasan.
* Aceleración sincrónica: La frecuencia de las cavidades de RF se sincroniza con la velocidad del protón y la resistencia al campo magnético. Esto asegura que los protones reciban un impulso en energía cada vez que pasan.
* Aumento de energía: Tanto la intensidad del campo magnético como la frecuencia de las cavidades de RF aumentan gradualmente, lo que lleva a los protones a energías más altas.
Conceptos clave:
* Fuerzas electromagnéticas: La aceleración en los aceleradores de partículas se basa en la interacción de partículas cargadas con campos electromagnéticos.
* Sincronización: El momento de los campos eléctricos y magnéticos es crucial para una aceleración eficiente.
* Niveles de energía: La energía de los protones se mide en unidades de voltios electrónicos (EV). Los aceleradores modernos pueden lograr energías de billones de voltios electrónicos (TEV).
Ejemplos:
* Linacs: Utilizado para la aceleración previa en aceleradores más grandes y para aplicaciones médicas como el tratamiento del cáncer.
* Synchrotrons: El gran colisionador de hadrones (LHC) es el sincrotrón más grande y poderoso del mundo, utilizado para colisionar protones con altas energías.
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