Los aceleradores se han convertido en herramientas básicas para la investigación en física nuclear y de altas energías y también para fines médicos como industriales.
Estas máquinas se encuentran entre las estructuras más complejas y grandiosas jamás construidas. De hecho, son monumentos a la imaginación y el ingenio humanos, ayudan a la comunidad científica a descubrir la estructura de las partículas nucleares, las fuerzas que las mantienen unidas, la composición última de la materia y del universo.
Recientemente, se ha concluido que los aceleradores de partículas podrían marcar el comienzo de una era de astronomía de ondas gravitacionales
Recientemente, se ha concluido que los aceleradores de partículas podrían marcar el comienzo de una era de astronomía de ondas gravitacionales, en la que estos desempeñarían un papel importante. Para explorar esta tentadora posibilidad, más de 100 expertos en aceleradores, físicos de partículas y miembros de la comunidad de la física gravitacional participaron en un taller virtual titulado “Anillos de almacenamiento y ondas gravitacionales” (SRGW2021), organizado como parte del proyecto ARIES Horizonte 2020 de la Unión Europea.
Los aceleradores y las ondas gravitacionales
Durante esta reunión, exploraron el papel que podrían desempeñar los aceleradores de partículas en la detección de fondos cosmológicos de ondas gravitacionales, que prestaría una imagen del universo temprano, a la vez que daría ideas sobre los fenómenos de alta energía, como las transiciones de fase de alta temperatura, la naturaleza de la inflación y nuevas partículas pesadas que no se pueden producir directamente en el laboratorio.
Este taller SRGW2021 es el primero, además de una discusión informal que tuvo lugar en El Centro Europeo para la investigación Nuclear (CERN). en la década de 1990, para vincular los aceleradores y las ondas gravitacionales y reunir a las comunidades científicas involucradas sobre el posible papel que los aceleradores podrían desempeñar en la detección o incluso en la generación ondas.
Utilización de los aceleradores de partículas
La Organización Europea para la investigación Nuclear (CERN) es la sede del acelerador más potente del momento: el LHC (Large Hadron Collider) también conocido como el gran colisionador de hadrones o máquina del Big Bang. Se encuentra en la frontera que separa Francia y Suiza, enterrado a más de cien metros de profundidad, y está compuesto por una estructura circular de 27 kilómetros de largo.
El estudio que tiene lugar en su interior permite desarrollar múltiples avances científicos relacionados con terapias contra el cáncer, tratamientos con láser, obtención de energía limpia, exploración espacial o protección medioambiental.
Uso de los aceleradores de partículas en la Medicina
Y es que los aceleradores de partículas están presentes en muchos campos de nuestra vida cotidiana en los que apenas fijamos nuestra atención. Como la medicina nuclear, donde se usan para producir radioisótopos (átomos con núcleos inestables) de varios elementos químicos. Las partículas son enfocadas en haces y disparadas sobre los tumores de cáncer, causando estragos en el sistema de autorreparación de su ADN, el cual es especialmente vulnerable a la radiación.
La medicina de diagnóstico también se ha visto beneficiada con el uso de los aceleradores de partículas por la alta calidad de las imágenes y la baja dosis de radiación al paciente.
Uso de los aceleradores de partículas en el Patrimonio
Por otro lado, en 2017, el Ministerio de Cultura de Francia presentó AGLAE (Acelerador Gran Louvre de análisis elemental) su acelerador de partículas, un potente instrumento que permite analizar la historia y la autenticidad de las obras de arte de forma segura.
Es el único del mundo dedicado exclusivamente al estudio de objetos de patrimonio, y desde 1988 tiene su base en el centro de investigación y de restauración de los museos de Francia, en el subsuelo de la célebre pinacoteca parisina.
Esta enorme máquina llegó al edificio en 1988 procedente de Estados Unidos, y desde entonces se encuentra al servicio de restauradores, conservadores y responsables de las colecciones de los museos franceses, así como de los investigadores que necesiten utilizarla.
AGLAE no tiene nada que ver con el LHC del CERN. Así, mientras esta última es circular y tiene una longitud de 27 kilómetros, el aparato francés es lineal y la línea de haz mide 25 metros de largo. También, se diferencian en que en el LHC colisionan las mismas partículas que se aceleran, en el sótano del Louvre, éstas se proyectan sobre las propias obras.
Esta enorme máquina llegó al edificio en 1988 procedente de Estados Unidos, y desde entonces se encuentra al servicio de restauradores, conservadores y responsables de las colecciones de los museos franceses
A diferencia de otras técnicas más convencionales, con AGLAE las obras pueden ser analizadas en cualquier punto sin ser deterioradas. Cabe destacar también su sensibilidad, ya que permite detectar un gran número de elementos químicos simultáneamente, incluso aquellos presentes en cantidades ínfimas.
Uso de los aceleradores de partículas en el Medio Ambiente
Asimismo, se ha demostrado que un haz de electrones es efectivo para la purificación del agua potable, el tratamiento de aguas negras y la remoción de contaminantes en los gases de combustión. Entre las ventajas de irradiar el agua con electrones es que el proceso no necesita productos químicos y es efectivo para destruir nanopartículas y trazas de farmacéuticos que los tratamientos convencionales del agua no logran quitar del todo.
Se calcula que en total hay más de 30.000 aceleradores de partículas, desde portátiles hasta del tamaño de una habitación, trabajando a energías menores que las de los aparatos gigantes. Están en hospitales, plantas industriales, laboratorios, puertos y hasta buques en altamar. Según un estudio del Departamento de Energía de Estados Unidos, el mercado para los aceleradores sobrepasa los 3.500 millones de dólares anuales, y está creciendo un 10% cada año.
