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Una de las herramientas científicas más grandiosas que la humanidad haya construido
es un acelerador de partículas atómicas.
Y cuando digo grande, es grande
El más grande que se haya construido,
el Gran Colisionador de Hadrones, el LHC
es un anillo con una circunferencia de cerca de 28 km,
eso es más que la longitud total de Manhattan.
¿Qué es pues un acelerador atómico de partículas?
Es un dispositivo que colisiona núcleos atómicos entre sí
a extremadamente alta energía.
El más poderoso que los científicos hayan construido
puede calentar la materia a las temperaturas más altas que se hayan alcanzado,
temperaturas vistas por última vez en el trillónesimo segundo
posterior al inicio del universo.
Nuestros aceleradores están repletos de superlativos de ingeniería.
La región que contiene el haz del LHC es un vacío,
con más baja presión que la que rodea a la
Estación Espacial Internacional
y está a 235°C bajo cero,
más frío que la temperatura en el espacio más profundo.
Un acelerador anterior alojado en el túnel del LHC
conserva el récord mundial de velocidad,
que aceleró un electrón a una velocidad tan alta
que si compitiera con un fotón de luz,
al fotón le tomaría 14 minutos
para estar adelante cerca de 3 m.
Si eso no te impresiona,
recuerda que el fotón es la cosa más rápida en el universo,
esto es casi 300 mil km/s.
¿Cómo funcionan estos aceleradores de partículas subatómicas?
Bueno, usan campos eléctricos.
Campos eléctricos hacen que partículas cargadas se muevan en la misma dirección
en que la gravedad empuja una pelota a tierra.
La fuerza del campo eléctrico
empujará una partícula para hacer que se mueva.
La velocidad continuará aumentando
hasta que la partícula cargada se esté moviendo increíblemente rápido.
Un acelerador de partículas simple se puede hacer
conectando dos placas metálicas a una batería.
La carga de la batería se mueve
entre las dos placas metálicas
y crea un campo eléctrico que empuja consigo a la partícula.
Y eso es todo,
tienes una acelerador de partículas.
El problema es que un acelerador construído así es muy débil.
Construir un acelerador moderno como el LHC
tomaría cerca de 5 billones de baterías tamaño D
Así que los científicos usan baterías mucho más potentes
y las conectan una con otra.
Un acelerador anterior usaba este método
y tenía cerca de 1.5 km de largo
y el equivalente de 30 mil millones de baterías.
Sin embargo, para hacer un acelerador
que equivalga a 5 billones de baterías
se requiere un acelerador de 240 km de largo.
Los científicos necesitaban otra forma.
Mientras que los campos eléctricos harían mover una partícula más rápido,
los campos magnéticos las hacen mover en un trayecto circular.
Si pones un campo eléctrico a lo largo de un círculo,
no necesitas usar kilómetros de campos eléctricos.
puedes usar un solo campo eléctrico una y otra vez.
Los haces se mueven en un círculo,
y en cada ocasión ganan más energía.
Entonces los aceleradores de muy alta energía consisten de
una región pequeña con campos eléctricos acelerados,
combinados con una larga serie de imanes
que guían las partículas en un círculo.
La fuerza de los imanes
y el radio del trayecto circular
determinan la energía máxima del haz.
Una vez que se lanza el haz,
entonces empieza la diversión real,
las colisiones.
La razón por la que los físicos quieren
que esas partículas se muevan tan rápido
es para que choquen entre sí.
Estas colisiones pueden enseñarnos
las reglas fundamentales que gobiernan la materia,
pero que sería imposible sin la proeza de la ingeniería
que es el acelerador de partículas.