El acelerador de plasma Wakefield

Los aceleradores de partículas, esas máquinas enormes y caras cuyo más famoso representante es el problemático Large Hadron Collider (LHC), podrían tener sus días contados. La tecnología actual determina que estás maquinas, destinadas a acelerar y hacer colisionar partículas, deben ser enormes. Pero un grupo de científicos alemanes ha ideado una nueva forma de acelerar partículas -el acelerador de plasma Wakefield– que permitiría construirlos de un tamaño "cientos de veces" menor a los sincrotrones convencionales. ¡Y hasta serian más baratos!

Cuando los científicos necesitan analizar que fenómenos tienen lugar al chocar dos partículas, necesitan construir unas máquinas especialmente concebidas para esa tarea: los aceleradores de partículas. En general, cuanto más violento es el choque más interesantes son los resultados, y como la curiosidad de los físicos parece no tener fin, los aceleradores de partículas se hacen cada día más grandes y caros. La forma “convencional” de acelerar una partícula consiste en aprovechar su carga eléctrica para impulsarla. Una serie de potentes campos electromagnéticos convenientemente dispuestos a lo largo de la trayectoria que debe seguir el “proyectil”, se activan a intervalos predeterminados con una gran precisión. En general, la trayectoria es circular, lo que permite hacer pasar a estos pequeñísimos bólidos varias veces por el interior del circuito para que ganen mayor velocidad.

Esto no es -ni cerca- algo tan simple como parece. En primer término, el lugar por el que viaja la partícula que está siendo acelerada debe encontrarse en el más absoluto vacío, ya que si existiesen moléculas de aire dentro del circuito, las partículas chocarían con ellas y el experimento se iría al garete. El otro problema es el de la velocidad. Cuando una partícula se acelera hasta una velocidad cercana a la de la luz -300,000 kilómetros por segundo- su masa se incrementa. Esto hace que el radio de giro sea mayor cuando más rápida y masiva sea la partícula.  El mejor ejemplo de esto es el Large Hadron Collider (LHC) construido por la Organización Europea de Investigación Nuclear (CERN, por Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) en la zona de la frontera entre Suiza y Francia, cuyo túnel principal tiene nada menos que 27 kilómetros de largo. Una máquina como esta no es barata (el LHC ha costado más de 6,000 millones de dólares) ni sencilla de construir. Y al ser tan compleja, existe el riesgo constante de que se produzca algún fallo. De nuevo, el LHC es un buen ejemplo de esto: su puesta en funcionamiento se ha retrasado en varias ocasiones por diferentes fallos.

Sin embargo, puede que la era de los aceleradores grandes, problemáticos y caros esté llegando a su fin. La solución parece venir de la mano del rayo láser, que según científicos alemanes puede utilizarse también para esta función. El profesor Matthias Fuchs, del Instituto de Óptica Cuántica de Max-Planck de Garching (Alemania), y su equipo han creado lo que llaman “acelerador de plasma Wakefield”, un dispositivo que debería ser capaz de reemplazar los aceleradores convencionales. Lo bueno del caso es que este tipo de dispositivo, que utiliza un láser de gran intensidad para generar un haz de electrones, puede ser mucho más barato y pequeño que los ciclotrones actuales.

El acelerador de plasma alemán permite generar un haz de electrones de alta velocidad sin la necesidad de un gran colisionador. Según los científicos a cargo, este descubrimiento es un importante paso para conseguir reducir el coste y aumentar la disponibilidad de fuentes de rayos X, indispensables para los laboratorios de biología, nanotecnología y física. Su bajo costo pondría a estos aceleradores de plasma al alcance de todos lo que lo necesiten, incluso al alcance de prácticamente cualquier instituto o  universidad que requiera una fuente de rayos-X ultrarrápidos.