Hi ha més de 40.000 acceleradors de partícules arreu del món i les seves aplicacions influeixen en el nostre dia a dia
Els acceleradors de partícules són dispositius que acceleren partícules subatòmiques com protons, electrons i ions. Quan aquestes partícules s’acceleren, es genera un feix de llum que permet dur a terme una gran varietat d’activitats.
Les aplicacions dels acceleradors de partícules poden anar des de la medicina fins a l’exploració de l’espai, passant pel tractament de residus o fins i tot l’anàlisi d’obres d’art.
Perquè això sigui possible, existeixen diferents acceleradors de partícules que es divideixen en dues grans categories: els acceleradors lineals i els acceleradors circulars. Reben aquest nom per la forma de les instal·lacions on se situen els dispositius.
Acceleradors lineals i circulars: en què es diferencien?
Els acceleradors lineals, anomenats també LINAC per les seves sigles en anglès (linear accelerator), són els primers acceleradors que es van inventar i la seva estructura és més simple. Se solen emprar en el camp de la medicina i la recerca. Un dels seus usos més habituals és l’aplicació de raigs X per fer radiografies, però també es fan servir en teràpies mèdiques per tractar tumors, per exemple.
L’accelerador de partícules de tipus lineal més llarg del món és l’Stanford Linear Accelerator (SLAC): té una longitud de més de tres quilòmetres de llarg i és a Califòrnia (els Estats Units).
Els acceleradors circulars són molt més complexos. N’hi ha de dues menes: els ciclotrons, que són més senzills, i els sincrotrons, que tenen una estructura més complexa.
El primer ciclotró el van inventar el 1930. Aquest tipus d’accelerador fa servir un camp magnètic constant per corbar la trajectòria de les partícules, accelerades mitjançant un camp elèctric també constant.
En canvi, els sincrotrons utilitzen cavitats de radiofreqüència per aplicar un voltatge oscil·lant (no constant) i així accelerar les partícules.
Com més gran és l’accelerador circular, més potent és l’energia que pot produir. Aquest va ser l’origen del sincrotró, que és capaç de generar velocitats que s’acosten a la de la llum.
El CERN és l’accelerador de partícules circular més gran del món: consta d’un túnel amb una extensió de 26,7 quilòmetres de llarg. A Catalunya comptem amb el Sincrotró ALBA, que té un perímetre de 270 metres i 10 línies de llum per fer-hi experiments.
Per a què serveix un accelerador?
Avui dia existeixen més de 40.000 acceleradors de partícules arreu del món. La gran majoria són petits equips dedicats a la medicina i al desenvolupament industrial. Només l’1% es dedica a la recerca bàsica.
En l’àmbit de la medicina, els acceleradors de partícules tenen un paper clau en el tractament de malalties com el càncer, per exemple. Els equips de radioteràpia en realitat són petits acceleradors lineals que generen radiacions ionitzants amb les quals s’ataca els tumors. Un altre dels seus usos destacats és l’esterilització de dispositius mèdics com les xeringues o els bisturís.
Els acceleradors també es fan servir en molts sectors de la indústria, ja que els feixos de partícules poden modificar les propietats físiques, químiques i biològiques dels materials. En aquest sentit, una de les seves aplicacions més freqüents es dona en la fabricació de polímers, un tipus de material sintètic al qual es dona una pila d’usos: ampolles, embolcalls alimentaris, tapisseries, pintures, coles, cautxú…
A més a més, els acceleradors de partícules contribueixen a transformar els residus nuclears perquè siguin menys nocius i perjudicials per a les persones i el medi ambient.
Una petita part dels acceleradors de partícules es destinen a la recerca. Instal·lacions com el Sincrotró ALBA permeten avançar en el camp de la ciència aplicada analitzant detalladament les característiques dels materials. D’altra banda, els grans acceleradors de partícules, com el Large Hadron Collider (LHC) del CERN, fan col·lidir feixos de protons per crear noves partícules i estudiar els orígens de l’univers.
Font d’informació: Sincrotró ALBA.
Junior Report dissenya unitats didàctiques per llegir i treballar l’actualitat a l’aula. Pots accedir a la nostra botiga per consultar el catàleg complet!
