Unos 60 expertos de centros de investigación de todo el mundo se reúnen en el
Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de
Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València, desde hoy 13 hasta el 16
de junio, para avanzar en la tecnología de radiofrecuencia de alto gradiente, un nuevo
desarrollo en el sistema para acelerar partículas que permite reducir el tamaño y la
complejidad de los aceleradores. Este sistema es la base de los aceleradores de
partículas, que se usan tanto en la investigación de los componentes de la materia
como en diversas aplicaciones, desde la Biología a la Medicina. El IFIC ultima un
laboratorio donde probar nuevos dispositivos basados en esta tecnología en su
infraestructura para la investigación en Física Médica IFIMED.
Este es uno de los motivos por los que la décima edición del International Workshop on
Breakdown Science and High Gradient Technology (HG2017) se celebra en Valencia,
siendo ésta la primera vez que tiene lugar en España. El laboratorio que se construye
en IFIMED es uno de los pocos en Europa con capacidad para probar cavidades de
radiofrecuencia de alto gradiente, los dispositivos que permiten acelerar las partículas
en los aceleradores. En concreto, será el lugar donde se compruebe la resistencia de
los materiales a un fenómeno físico que merma su capacidad de aceleración, conocido
como breakdown.
En la mayoría de los aceleradores de partículas, el proceso de aceleración se realiza
utilizando cavidades de radiofrecuencia. Aplicando a estas cavidades un campo
eléctrico variable a alta frecuencia se dota de energía a las partículas, lo que permite
su aceleración. La tecnología de alto gradiente es una evolución de estas cavidades que opera a frecuencias muy altas (12 gigahercios), aplicando energías de hasta 100
megavoltios por metro a las partículas. Esto supone cuatro veces más de lo alcanzado
con estas cavidades de radiofrecuencia hace una década.
La fabricación de este tipo de cavidades es muy complicada y se encuentra aún en fase
de desarrollo. Al someterse a altos campos eléctricos, los materiales que las componen
(normalmente cobre) sufren procesos físicos que restan capacidad para acelerar
partículas. Uno de los fenómenos más decisivos es el llamado breakdown, cuyo estudio
es uno de los principales temas que se tratan en la reunión. El laboratorio de
radiofrecuencia del IFIC se encargará de probar estos desarrollos, al principio con
varios dispositivos de alto gradiente fabricados en el CERN y, posteriormente,
abriéndose a la colaboración con otros laboratorios y empresas.
La principal aplicación de la radiofrecuencia de alto gradiente es la generación de
radiación utilizando láseres a electrones libres (FEL, por sus siglas en inglés), un tipo de
radiación que empieza a tener muchas aplicaciones en cristalografía o estudios de
Biología celular, en Medicina, en Biología o en la industria farmacéutica. Además, el
hecho de que esta tecnología permita aceleradores de partículas más compactos tiene
interés para la terapia con partículas pesadas (hadronterapia), uno de cuyos
principales inconvenientes es el coste de los grandes aceleradores de partículas
requeridos.
Más información: https://indico.cern.ch/event/589548