Los aceleradores de partículas, dispositivos que generan, aceleran y confinan haces de partículas con carga eléctrica, han tenido un impacto significativo en diversas áreas de la sociedad. Su aplicación se extiende desde los escáneres de rayos X y tratamientos de radioterapia para el cáncer hasta los microchips presentes en nuestros dispositivos móviles. Estas herramientas han sido fundamentales para entender la estructura de la materia y, casi un siglo después de su creación, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha publicado el libro ‘Aceleradores de partículas. Del laboratorio a la sociedad’, que forma parte de la colección ¿Qué sabemos de? (CSIC-Catarata).
El texto, escrito por los investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC-CSIC-UV), Nuria Fuster y Daniel Esperante, ofrece un recorrido por la evolución y funcionamiento de estas complejas máquinas. En poco más de 120 páginas, los autores abordan tanto las funciones como las aplicaciones cruciales que desempeñan los aceleradores en nuestra vida cotidiana.
Un viaje a lo subatómico
Fuster y Esperante destacan que “la historia de los aceleradores de partículas es una evidencia de curiosidad humana y perseverancia científica”. A través del avance tecnológico en estos dispositivos, se ha logrado una comprensión más profunda del universo a niveles subatómicos, permitiendo responder preguntas fundamentales sobre la materia y la energía.
Estos aparatos han influido notablemente en aspectos cotidianos como la atención médica avanzada y la seguridad alimentaria. “El gran secreto de los aceleradores es su capacidad para concentrar energía en espacios diminutos de manera controlada”, explican los autores.
Para generar y guiar partículas, se requieren conocimientos especializados en física e ingeniería. Todos los aceleradores comparten cuatro componentes esenciales: la fuente de partículas, tubos de vacío, generadores de campos eléctricos y magnéticos. Estos elementos permiten crear condiciones óptimas para el desplazamiento eficiente de las partículas generadas.
Evolución histórica
La historia comienza a finales del siglo XIX con las primeras exploraciones sobre las propiedades fundamentales de la materia. En 1930, el físico estadounidense Ernest O. Lawrence desarrolló el primer ciclotrón, un dispositivo que utiliza campos magnéticos y eléctricos para acelerar partículas cargadas en trayectorias espirales. Al mismo tiempo, surgió el concepto del acelerador lineal, conocido como linac.
A medida que avanzaba el siglo XX, se hizo evidente que era necesario desarrollar aceleradores más potentes para comprender mejor las partículas subatómicas. La década de 1960 marcó un hito con la construcción del Stanford Linear Accelerator (SLAC), seguido por el Tevatrón en Fermilab (Chicago) en 1983. Estos colisionadores permitieron alcanzar energías sin precedentes y llevaron a descubrimientos significativos como la observación de quarks.
Aceleración hacia el futuro médico
En la actualidad, existen más de 30.000 aceleradores operativos a nivel mundial; más del 97% son utilizados con fines comerciales, destacando sus aplicaciones médicas que representan entre el 45% y el 50%. Las técnicas diagnósticas y terapéuticas basadas en aceleradores están revolucionando el tratamiento del cáncer complejo y mejorando nuestra comprensión sobre enfermedades críticas como la demencia.
Desde 1953, cuando un paciente recibió tratamiento con un acelerador lineal por primera vez, esta tecnología ha evolucionado significativamente. Hoy en día, los linacs ajustan rayos X específicamente a la forma del tumor del paciente, incluso utilizándose postoperatoriamente para eliminar tejido canceroso residual.
Impacto industrial y medioambiental
No solo en medicina tienen relevancia los aceleradores; también son cruciales en diversos sectores industriales. Su precisión permite su uso en fabricación nanotecnológica y esterilización masiva de dispositivos médicos mediante haces electrónicos. Además, se utilizan en controles aduaneros para detectar sustancias peligrosas.
En términos medioambientales, su potencial se explora para tratar aguas residuales eliminando contaminantes orgánicos antes de ser vertidos al medio ambiente. Por ejemplo, un acelerador utilizado en Corea del Sur ha demostrado eficacia al tratar grandes volúmenes diarios provenientes de la industria textil.
Nuevas fronteras científicas
A medida que avanza la investigación científica, se busca desarrollar nuevos aceleradores más potentes y compactos que puedan abordar preguntas fundamentales sobre materia oscura o asimetría entre materia y antimateria. España ha pasado rápidamente a ser no solo consumidora sino también proveedora clave en este ámbito gracias a infraestructuras innovadoras como el sincrotón ALBA.
'Aceleradores de partículas. Del laboratorio a la sociedad', número 169 dentro de esta colección científica del CSIC-Catarata, refleja cómo estas tecnologías continúan moldeando nuestro mundo contemporáneo.
Sobresalientes autores
Nuria Fuster Martínez, doctora en Física por la Universidad de Valencia e investigadora CDEIGENT en IFIC-Valencia (CSIC-UV), ha trabajado en varios aceleradores internacionales destacados como el LHC en Suiza.
Daniel Esperante Pereira, ingeniero en Telecomunicaciones y doctor en Física también investigador científico del CSIC en IFIC-Valencia (CSIC-UV), ha participado durante años en experimentos relevantes como LHCb en CERN.
CSIC Cultura Científica
La noticia en cifras
| Cifra |
Descripción |
| 30,000 |
Aceleradores en uso en todo el mundo |
| 97% |
Aceleradores utilizados con fines comerciales |
| 45-50% |
Porcentaje de aplicaciones médicas entre los usos de aceleradores |
| 10,000 |
Metros cúbicos diarios tratados por un acelerador en Corea del Sur |
Preguntas sobre la noticia
¿Qué son los aceleradores de partículas?
Los aceleradores de partículas son dispositivos capaces de generar, acelerar y confinar haces de partículas con carga eléctrica. Son fundamentales para conocer la estructura de la materia y tienen múltiples aplicaciones en la sociedad actual.
¿Cómo contribuyen los aceleradores de partículas al bienestar social?
Los aceleradores de partículas han influido en numerosos aspectos de la vida cotidiana, incluyendo tratamientos médicos avanzados como la radioterapia para el cáncer, así como en tecnología y seguridad alimentaria.
¿Cuáles son algunas aplicaciones médicas de los aceleradores?
Más del 97% de los aceleradores se utilizan con fines comerciales, siendo alrededor del 45-50% para aplicaciones médicas, que incluyen técnicas diagnósticas y terapéuticas cruciales en el tratamiento del cáncer y otras enfermedades complejas.
¿Qué avances se han logrado gracias a los aceleradores de partículas?
A lo largo de su historia, los aceleradores han permitido importantes descubrimientos en física subatómica, como la observación de quarks y la confirmación del bosón de Higgs.
¿Qué futuro tienen los aceleradores de partículas en investigación y medicina?
La comunidad investigadora sigue trabajando en crear nuevos aceleradores más potentes y compactos que faciliten las aplicaciones médicas e industriales, buscando responder preguntas fundamentales sobre el universo.
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