Què és i com funciona un accelerador de partícules?

Vista aèrea del Sincrotró ALBA.

El sincrotró és un tipus d’accelerador de partícules que genera una llum amb la qual es pot analitzar la matèria i les seves propietats a nivell atòmic i molecular

L’ésser humà ha buscat sempre la manera d’observar allò que era invisible a simple vista, desenvolupant eines que li permetessin avançar en el coneixement del món que ens envolta. 

Segur que algun cop has fet servir un microscopi per observar cèl·lules o fins i tot estructures més petites. Amb els avenços tecnològics d’avui dia, però, podem anar molt més enllà gràcies als acceleradors de partícules.

Un sincrotró és un accelerador de partícules que accelera les partícules a gran velocitat i utilitza camps electromagnètics per guiar-les en una trajectòria. Quan giren, les partícules accelerades emeten un tipus de radiació anomenada “llum de sincrotró” amb la qual es poden analitzar un munt de coses.

Això té aplicacions útils en sectors tan diferents com la medicina, les energies renovables, els materials avançats per a l’electrònica, la indústria alimentària o la conservació del patrimoni històric, entre moltes altres disciplines.

La ciència fa més d’un segle que utilitza els acceleradors de partícules, des dels rudimentaris tubs de buit concebuts a la fi del segle XIX, passant pels tubs de raigs catòdics dels antics televisors, fins a arribar als sincrotrons o al Gran Col·lisionador d’Hadrons (LHC) del CERN.

 

Actualment hi ha uns 30 sincrotrons arreu del món. A Cerdanyola del Vallès (Barcelona) n’hi ha instal·lat un, el Sincrotró ALBA, un accelerador de partícules dedicat a la generació de l’anomenada “llum de sincrotró”.

 

Què és la llum de sincrotró?

Qualsevol partícula que tingui càrrega elèctrica, que viatgi a velocitats pròximes a la de la llum i que descrigui una trajectòria corba emet el que es coneix com a “llum de sincrotró”.

La llum de sincrotró permet obtenir informació sobre l’estructura atòmica, la composició química i altres característiques de la matèria que volem analitzar. Però per poder fer servir aquesta llum en un laboratori i fer-hi experiments, abans l’hem de generar. 

Les fonts de llum de sincrotró, com el Sincrotró ALBA, són instal·lacions en què els electrons (les partícules amb càrrega negativa que es mouen al voltant del nucli d’un àtom) s’acceleren a velocitats pròximes a la de la llum, i en aquest procés emeten una radiació electromagnètica que es pot fer servir en diferents camps de la ciència. 

Aquesta radiació electromagnètica es coneix com a “llum de sincrotró” i conté fotons, que són les partícules que constitueixen la llum.

 

El Sincrotró ALBA

L’ALBA és una sincrotró de tercera generació, l’última instal·lació d’aquest tipus construïda a l’àrea del Mediterrani occidental i la més complexa d’Espanya. Es va inaugurar el 2010 i cada any rep la visita de més de 2.000 científics i científiques d’arreu del món, que hi duen a terme tota mena d’experiments.

La llum de sincrotró produïda en aquestes instal·lacions permet a la comunitat científica visualitzar i analitzar les propietats de la matèria, especialment des del punt de vista atòmic i molecular. Amb aquesta llum es poden conèixer nous detalls i dades impossibles d’obtenir amb altres mètodes, ja sigui perquè la resolució és més alta o el temps per obtenir informació molt més curt.

Gràcies a aquests experiments s’ha avançat en àmbits tan diversos com la recerca de la malària, el disseny de noves bateries, la descontaminació d’aigües, el desenvolupament de nous materials o la conservació del patrimoni artístic. 

 

Com funciona el Sincrotró ALBA

El Sincrotró ALBA està compost per tres acceleradors: un accelerador lineal (LINAC, per les seves sigles en anglès), un anell propulsor (booster) i un anell d’emmagatzematge (storage ring). Tant l’anell propulsor com el d’emmagatzematge es troben a l’interior d’un túnel circular d’uns 300 metres de perímetre, protegit amb un búnquer de formigó.

El procés s’inicia a l’accelerador lineal, on es generen els electrons. La fase d’acceleració continua a l’anell propulsor i, quan els electrons aconsegueixen els 3 gigaelectró-volts (GeV), són traspassats a l’anell d’emmagatzematge, on es mantenen circulant a una energia fixa de 3 GeV. 

En aquest anell és on es genera la llum de sincrotró de manera tangencial a la trajectòria dels electrons. Aquesta llum de sincrotró es desvia als laboratoris (anomenats línies de llum), que és on es duen a terme els experiments.

 

El Sincrotró ALBA disposa actualment de deu línies de llum en marxa i tres més estan en construcció. La capacitat d’anàlisi d’aquests laboratoris és molt àmplia i per tant acullen molts àmbits científics. Cadascun d’aquests, però, utilitza una tècnica particular d’interacció entre la llum de sincrotró i la mostra a analitzar. 

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! 

COMPARTIR
Article anterior73 aniversari de la creació de l’estat d’Israel
Article següentQuè saps dels acceleradors de partícules?
Periodista 'freelance'. És redactora de Junior Report i col·labora amb altres mitjans com La Vanguardia Digital i Público. En paral·lel fa classes d’història del cinema i col·labora en l'organització de festivals com el Som Cinema de Lleida o el Mercat del Film de Mataró.

FER UN COMENTARI

Please enter your comment!
Please enter your name here