Sincrotrón

Un sincrotrón es un acelerador de partículas circular con trayectoria única. Consta de un anillo toroidal hueco formado por electroimanes, y en  su interior es por donde circulan las partículas.

Un anillo con forma toroidal  se genera al hacer girar una superficie cerrada sobre un eje de rotación. La  superficie que gira  puede ser circular o cuadrada, generando objetos en forma de donuts.

Intercaladas en este  anillo hay una serie de cavidades aceleradoras, con un determinado potencial eléctrico.

A diferencia del ciclotrón que tiene un campo magnético constante, aquí el campo magnético varia para mantener el camino de las partículas y que circulen por el interior de la cavidad.  El radio de la trayectoria de las partículas ha de permanecer constante. Se va incrementando el campo magnético a medida de que las partículas adquieren más energía. El campo magnético se ajusta de manera que las partículas se muevan en una circunferencia cuyo radio coincide con el del anillo.

Cuando aceleramos las partículas en las cavidades aceleradoras estas aumentan el radio de su trayectoria, para evitar esto se cambia el valor del campo magnético parar mantener la trayectoria por dentro del anillo, y que las partículas no choquen con las paredes de la máquina.

Otra de las diferencias con el ciclotrón,  es que al sincrotrón funciona en una serie de ciclos discontinuos.  Se le suministra un haz de partículas que son acelerados en su interior, y hasta que estas partículas no  salen del acelerador, no podemos volver a  acelerar otro haz de partículas. Por consiguiente se suministran en breves ráfagas en lugar de hacerlo de manera continua. En el ciclotrón, las  partículas se aceleran  de manera continua.

Con el sincrotrón se pueden conseguir mayores energías que en el ciclotrón. En el ciclotrón cuando las velocidades son próximas a las de la luz, la masa de las partículas aumenta (teniendo en cuenta los efectos relativistas) y esto hace que su energía no pueda aumentar más. Se precisa sincronizar los parámetros del acelerador para que se adapte a esos cambios. Tenemos entonces un acelerador sincrotrón.

El sincrotrón ALBA, situadado en Cerdanyola del Vallés (Barcelona) es la instalación científica más grande y más compleja de España. La construcción comenzó en 2003, y la inauguración oficial tuvo lugar en marzo de 2010.

Está formado por un edificio principal de hormigón y vidrio en forma de caracol de 140 m, de diámetro, y plantas subterráneas donde se ubican talleres y centros de producción de energía, con 7 ramas, donde se llevan a cabo 7 lineas experimentales.

El sincrotrón Alba cuenta con una fuente de electrones que son acelerados con una energía de 3 GeV, hasta alcanzar un 99,999%  de la velocidad de la luz.

ALBA consta de un acelerador de partículas lineal y un sincrotrón. Los electrones ya acelerados se inyectan en un anillo de almacenamiento de 270 metros de perímetro.  Cuando los electrones circulan por el anillo producen radiación electromagnética que va desde la luz visible hasta los rayos X, radiación llamada luz sincrotrón. Esta luz  se utiliza para investigar a nivel molecular y atómico.

El sincrotrón de Alba funciona como un gran microscopio. Los electrones acelerados emiten rayos X con mucha energía que son orientados hacia  cada uno de los 7 haces, donde están situadas las estaciones de trabajo, con una utilidad concreta. Se puede estudiar:

– La estructura de las proteínas.

– Análisis de la estructura de  virus y bacterias.

– Procesos en tiempo real.

– Nuevos fármacos.

– Nuevos materiales para industria.

– Autenticidad de obras de arte y restos históricos.