Aceleradores Lineales

Ya en 1928, R. Wideroe demostró que los electrones podrían ser acelerados a lo largo de un tubo, mediante la aplicación de una tensión de radiofrecuencia, a secciones separadas del tubo, de modo que los electrones sintieran un campo eléctrico de aceleración cuando pasaran por los espacios entre las secciones. Si se disponían de manera que los electrones llegaran al siguiente espacio en fase correcta con la tensión de RF, se acelerarían de nuevo, obteniendo el doble de la energía que habrían conseguido a partir de sólo la aplicación del máximo campo de RF.

El acelerador de partículas lineal es una extensión de la idea de Wideroe, a una larga serie lineal de "células" de aceleración, alimentadas por una fuente de radiofrecuencia en el rango de potencias de megavatios y en el rango de frecuencias de gigahercios. Además de ajustar las celdas sucesivas de manera que cada una sea más larga que su predecesora para responder al aumento de la velocidad de las partículas, hay sutilezas sobre la sincronización de la fase relativa de la onda electromagnética con la velocidad de las partículas en el acelerador. Los presentes aceleradores lineales, intentan optimizar la aceleración, mediante el moldeado de la cavidad de guía de ondas del acelerador, de modo que la velocidad de fase de la onda electromagnética, coincida con la velocidad de las partículas en los lugares donde se produce la aceleración.

El mayor acelerador lineal está en el Stanford Linear Accelerator Center (SLAC). Tiene 3,2 kilómetros de largo y acelera electrones hasta 25 GeV. También se utiliza como un colisionador electrón-positrón, con una energía total de 50 GeV por haz.

Se utiliza un acelerador lineal, como la segunda etapa de la cadena de aceleradores que alimentan al Tevatron en el Fermilab. Los iones negativos de hidrógeno, se aceleran a 750 keV por un acelerador Cockroft-Walton, y luego entran en el acelerador lineal de aproximadamente 150 metros de largo. Los campos eléctricos oscilantes aceleran los iones de hidrógeno negativos a 400 millones de electronvoltios (400 MeV). Antes de entrar en la tercera etapa (el amplificador), los iones pasan a través de una lámina de carbono que elimina los electrones, dejando sólo los protones cargados positivamente.

Imagen cortesía del Fermilab