¿Qué es un acelerador de partículas fuente de luz sincrotrón?

Texto: Berenice Zepeda y Carlos Brito

La llamada radiación sincrotrón o luz sincrotrón es un tipo de luz emitida por electrones, u otras partículas con carga, que viajan a velocidades cercanas a la de la luz (300 mil k/segundo), con muy alta energía y que giran dentro en un anillo de contención.

La radiación sincrotrón generada por un electrón siendo acelerado de manera circular

Esta luz tiene características especiales, que les permite a los científicos observar fenómenos de la naturaleza, del cuerpo humano o de cualquier objeto; de una manera extremadamente fina y precisa.

Distintos usos para la luz de sincrotrón. Créditos: CELLS, España, 2010

Las máquinas que producen esta luz de forma intencional, se les llama fuentes de luz sincrotrón o simplemente, sincrotrones. Estas pertenecen a una familia más amplia de máquinas conocidas como aceleradores de partículas. Las viejas televisiones, los hornos microondas, el Gran Acelerador de Hadrones y las máquinas de Rayos X, son ejemplos de máquinas que usan aceleradores de partículas.

Las instalaciones necesarias para el uso experimental de la luz de sincrotrón usualmente requieren de edificios de gran tamaño y complejidad técnica. Así es como funcionan:

Sincrotrón ALBA en Cataluña, España. Créditos: CELLS, España, 2010

  1. Una fuente genera un haz de electrones tan fino como un cabello, y se acelera el haz por medio de un acelerador lineal (también llamado LINAC por sus siglas en inglés). Los electrones casi alcanzan la velocidad de la luz y un primer nivel de energía.
  2. El haz de electrones se dirige a un segundo acelerador circular llamado booster que eleva su energía al nivel de funcionamiento del sincrotrón
  3. Los electrones se inyectan en un anillo de contención en donde giran por varias horas.
  4. Mediante dispositivos electromagnéticos (llamados dipolos y onduladores) se desvían la trayectoria de los electrones o los hacen oscilar. Los electrones pierden energía liberándola en forma de luz.
  5. La energía perdida por los electrones en forma de radiación de sincrotrón (esos haces de luz) se compensa mediante cavidades de radiofrecuencia volviendo a darles energía a los electrones para que sigan girando y se repita el proceso.
  6. La luz de sincrotrón se dirige y selecciona mediante dispositivos ópticos (lentes y espejos) que la guían hacia las estaciones experimentales.
  7. Cada línea de luz constituye un verdadero laboratorio para preparar y analizar muestras, analizar la información obtenida y así estudiar los más variados problemas científicos: desde obras de arte renacentista hasta enfermedades crónico degenerativas.