E8 Radiación de Sincrotrón como Fenómeno Fundamental

Tópico

Toda partícula cargada cuya trayectoria se curva —como ocurre inevitablemente al pasar por uno de los imanes dipolares descritos al comienzo de este catálogo— emite radiación electromagnética, un fenómeno llamado radiación de sincrotrón. La cantidad de energía irradiada por vuelta crece muy fuertemente con la energía de la partícula y es mayor cuanto más cerrada es la curva que describe, lo que convierte a esta pérdida en un factor de diseño dominante para las máquinas circulares de electrones de alta energía, mientras que resulta comparativamente insignificante para máquinas de protones de energía equivalente, porque la intensidad de la radiación depende muy fuertemente de cuán liviana es la partícula acelerada. Esta diferencia entre electrones y protones es la razón física central por la que los colisionadores circulares de más alta energía construidos hasta ahora aceleran protones en vez de electrones, mientras que los colisionadores circulares de electrones de alta precisión se limitan a energías más moderadas o ceden el paso a diseños lineales, donde la partícula pasa una sola vez por la zona de aceleración y nunca desarrolla una trayectoria curva sostenida — una comparación que un modelo posterior de este catálogo desarrolla en detalle. Más allá de ser una limitación de diseño, esta misma radiación de sincrotrón es también una herramienta enormemente útil: su espectro intenso y brillante, que cubre un rango amplio de longitudes de onda, ha dado origen a instalaciones construidas específicamente para aprovecharla en investigación de materiales y biología estructural, usando el acelerador no como colisionador sino como generador de luz de altísima calidad. Por eso este módulo, que abre con una pérdida de energía inevitable en toda trayectoria curva, cierra mostrando cómo esa misma pérdida, lejos de ser solo un costo, se convierte en el fundamento de una categoría entera de instalaciones científicas.

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