E1 Aceleración por Radiofrecuencia

Tópico

Todo acelerador moderno arranca del mismo mecanismo: una partícula cargada atraviesa una cavidad resonante metálica en el instante en que el campo eléctrico oscilante de radiofrecuencia que llena esa cavidad apunta en la dirección que la empuja hacia adelante. Como el campo cambia de sentido muchas veces por segundo, la partícula solo puede recibir ese empujón si cruza la cavidad en el momento preciso del ciclo; esta exigencia de sincronismo obliga a que las partículas no viajen como un chorro continuo, sino agrupadas en paquetes que cruzan cada cavidad todos en la fase correcta. Cada cavidad entrega, por sí sola, solo un incremento modesto de energía, de modo que llevar un haz hasta las energías de operación exige encadenar muchas cavidades a lo largo de un tramo recto largo, o bien hacer pasar al mismo paquete muchas veces por el mismo conjunto reducido de cavidades — esta segunda opción es la ventaja de fondo que explota una máquina circular frente a una lineal, y un modelo posterior de este catálogo desarrolla esa comparación en detalle. En las máquinas circulares que aceleran partículas livianas, la energía entregada por la radiofrecuencia no solo acelera al haz: también repone la energía que la propia partícula pierde constantemente al curvar su trayectoria, un fenómeno que un módulo posterior de fundamentos explica en profundidad. La potencia que finalmente llega a las cavidades proviene de amplificadores de gran potencia y se transporta mediante guías de onda, de modo que la eficiencia de todo el sistema depende de cuánta de esa potencia termina acelerando al haz frente a la que se disipa como calor en las paredes de la cavidad. Por eso este módulo, que abre con una partícula cruzando una cavidad en el instante correcto, cierra con la misma exigencia de sincronismo explicando por qué ningún acelerador transporta partículas como flujo continuo, sino siempre como paquetes discretos.

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