Sis conceptes per entendre què és i com funciona un sincrotró

Massimo Tallarida, investigador de la línia de llum LOREA especialitzada en l'estudi de materials avançats, comprovant components instal·lats en la línia de llum.

Electrons, fotons, llum de sincrotró o línies de llum són alguns dels termes que cal conèixer

Els sincrotrons són un tipus d’acceleradors de partícules que permeten estudiar la matèria i les seves propietats. Aquestes instal·lacions acceleren partícules a gran velocitat i les guien dins d’una trajectòria utilitzant camps electromagnètics. Quan giren, aquestes partícules emeten un tipus de radiació anomenada “llum de sincrotró” amb la qual es poden analitzar un munt de coses.

Mitjançant aquest procés podem observar amb gran detall tota mena de materials vius o inerts, veure com reaccionen en diferents condicions (pressió, temperatura, reaccions químiques, etc.) i aplicar els resultats en molts sectors com ara la medicina, la tecnologia de la informació o fins i tot la gastronomia.  

Per entendre com funciona un sincrotró cal tenir clars alguns conceptes bàsics. Aquests són els principals. 

Llum de sincrotró

És la llum que emet qualsevol partícula que tingui càrrega elèctrica, que viatgi a velocitats properes a la de la llum i que descrigui una trajectòria corba

La llum es transmet a través de l’espai mitjançant ones electromagnètiques. El conjunt de totes les ones es diu “espectre electromagnètic”, i abasta des de les ones de ràdio fins als raigs gamma.

En aquest cas en particular, la llum de sincrotró comprèn un rang de l’espectre electromagnètic que va des de l’infraroig fins als raigs X, passant per la llum visible i la llum ultraviolada.  

 

Longitud d’ona

La longitud d’ona indica la distància entre el principi i el final d’una ona completa o la separació espacial que existeix entre dos punts l’estat de moviment dels quals és idèntic. 

Conèixer la longitud d’ona és important en un accelerador de partícules: com més petita és la longitud d’ona, podem observar detalls més petits de la matèria.  

 

Electró

És una partícula que gira al voltant del nucli d’un àtom i té una càrrega negativa. Es considera una partícula elemental, ja que no té components ni pot dividir-se en partícules més petites. Són les partícules que es fan servir al Sincrotró ALBA, a Cerdanyola del Vallès.

 

Fotons: partícules de llum

Un fotó és una partícula elemental que, segons els principis de la física quàntica, compon la llum. Els fotons són les partícules portadores de la llum visible, la llum ultraviolada, la llum infraroja, els raigs X, els raigs gamma i la resta de les formes de radiació electromagnètica. 

Els fotons viatgen en el buit a velocitat constant i no tenen massa ni càrrega elèctrica.

Quan s’accelera una partícula amb càrrega elèctrica, com per exemple un electró, es genera l’emissió de fotons

Raigs X

Són radiacions electromagnètiques capaces de travessar diferents cossos. Es tracta de radiació ionitzant, és a dir, quan interactua amb la matèria hi origina partícules amb càrrega.

El seu ús més habitual es dona en la medicina, ja que amb els raigs X podem obtenir imatges internes del cos humà. Tradicionalment la imatge es plasmava en paper fotogràfic, però avui poden visualitzar-se directament en un ordinador. 

En els sincrotrons es generen raigs X tous (de baixa energia) i durs (d’alta energia) per analitzar materials diversos.

Línia de llum (beamline)

En un sincrotró, els electrons s’acceleren fins a aconseguir velocitats properes a la de la llum. Llavors es mantenen circulant en un anell, on es genera llum de sincrotró de manera tangencial a la trajectòria circular. 

Aquesta llum de sincrotró es desvia a les línies de llum, que són extensions del túnel principal que recullen la radiació electromagnètica emesa pels electrons. Als extrems de les línies de llum se situen les estacions experimentals, on es duen a terme els experiments i s’analitzen les dades.

Fonts d’informació:: Sincrotró ALBA, Fundamentium. 

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! 

FER UN COMENTARI

Please enter your comment!
Please enter your name here