{"id":88746,"date":"2025-11-16T12:35:19","date_gmt":"2025-11-16T17:35:19","guid":{"rendered":"https:\/\/einsteresante.com\/?p=88746"},"modified":"2025-11-16T12:35:20","modified_gmt":"2025-11-16T17:35:20","slug":"acelerador-de-particulas-que-cabe-en-una-mesa-podria-transformar-la-ciencia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/einsteresante.com\/index.php\/2025\/11\/16\/acelerador-de-particulas-que-cabe-en-una-mesa-podria-transformar-la-ciencia\/","title":{"rendered":"Acelerador de part\u00edculas que cabe en una mesa podr\u00eda transformar la ciencia"},"content":{"rendered":"\n

Por<\/em>: Carsten P Welsch<\/a><\/p>\n\n\n\n

En un nuevo proyecto de investigaci\u00f3n, mis colegas y yo hemos descubierto que un acelerador de part\u00edculas que produce rayos X intensos podr\u00eda integrarse en un dispositivo que cabe sobre una mesa. Actualmente, los rayos X de alta intensidad se producen mediante una instalaci\u00f3n llamada sincrotr\u00f3n. Estos se utilizan para estudiar materiales, mol\u00e9culas de f\u00e1rmacos y tejidos biol\u00f3gicos. Sin embargo, incluso los sincrotrones m\u00e1s peque\u00f1os que existen tienen aproximadamente el tama\u00f1o de un estadio de f\u00fatbol.<\/p>\n\n\n\n

Nuestra\u00a0investigaci\u00f3n<\/a>, aceptada para su publicaci\u00f3n en la revista\u00a0Physical Review Letters<\/a>, muestra c\u00f3mo unas diminutas estructuras llamadas nanotubos de carbono y la luz l\u00e1ser podr\u00edan generar rayos X de alta intensidad en un microchip. Aunque el dispositivo a\u00fan se encuentra en fase conceptual, su desarrollo tiene el potencial de transformar la medicina, la ciencia de los materiales y otras disciplinas.<\/p>\n\n\n\n

La mayor\u00eda de la gente imagina los aceleradores de part\u00edculas como m\u00e1quinas enormes, grandes anillos de metal e imanes que se extienden kil\u00f3metros bajo tierra. El Gran Colisionador de Hadrones<\/a> del CERN (Organizaci\u00f3n Europea para la Investigaci\u00f3n Nuclear) en Ginebra, por ejemplo, tiene 27 km de longitud.<\/p>\n\n\n\n

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El Gran Colisionador de Hadrones del CERN tiene una longitud de 27 kil\u00f3metros. Maximilien Brice\/CERN<\/a>.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

La nueva investigaci\u00f3n demuestra que pronto podr\u00eda ser posible construir aceleradores ultracompactos de apenas unos micr\u00f3metros de ancho, m\u00e1s peque\u00f1os que el grosor de un cabello humano. Estos podr\u00edan generar rayos X coherentes de alta energ\u00eda, similares a los producidos por las instalaciones de sincrotr\u00f3n de miles de millones de libras, pero utilizando dispositivos que caben en un microchip.<\/p>\n\n\n\n

Luz retorcida<\/h2>\n\n\n\n

El principio se basa en una propiedad particular de la luz conocida como polaritones de plasm\u00f3n superficial. Se trata de ondas que se forman cuando la luz l\u00e1ser incide sobre la superficie de un material. En las simulaciones, se envi\u00f3 un pulso l\u00e1ser con polarizaci\u00f3n circular a trav\u00e9s de un diminuto tubo hueco. Este pulso l\u00e1ser polarizado es luz que se retuerce al moverse, de forma muy similar a un sacacorchos.<\/p>\n\n\n\n

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Diagrama de un acelerador de part\u00edculas de sobremesa. B. Lei, Universidad de Liverpool\/Carsten Welsch.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

El campo magn\u00e9tico en espiral atrapa y acelera las part\u00edculas de electrones dentro del tubo, oblig\u00e1ndolas a realizar un movimiento espiral. Al moverse de forma sincronizada, los electrones emiten radiaci\u00f3n de manera coherente, amplificando la intensidad de la luz hasta en dos \u00f3rdenes de magnitud. Mi equipo y yo<\/a>\u00a0hemos creado un sincrotr\u00f3n microsc\u00f3pico, donde se aplican los mismos principios f\u00edsicos que impulsan las instalaciones de escala kilom\u00e9trica, pero a escala nanom\u00e9trica.<\/p>\n\n\n\n

Para que este concepto funcionara, se utilizaron\u00a0nanotubos de carbono<\/a>. Se trata de estructuras cil\u00edndricas formadas por \u00e1tomos de carbono dispuestos en patrones hexagonales. Estos nanotubos pueden soportar campos el\u00e9ctricos muy intensos, cientos de veces m\u00e1s fuertes que los de los aceleradores convencionales. Adem\u00e1s, pueden crecer verticalmente formando lo que denominamos un “bosque” de tubos huecos estrechamente alineados.<\/p>\n\n\n\n

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Los nanotubos de carbono cultivados en estrecha alineaci\u00f3n pueden utilizarse para desviar la luz l\u00e1ser. Science Photo Library\/Canva<\/a>.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Esta arquitectura \u00fanica proporciona un entorno ideal para que la luz l\u00e1ser helicoidal se acople con los electrones. El l\u00e1ser polarizado circularmente encaja en la estructura interna del\u00a0nanotubo<\/a>, como una llave en una cerradura, por lo que hablamos de un mecanismo cu\u00e1ntico de llave y cerradura.<\/p>\n\n\n\n

El equipo de investigaci\u00f3n del que formo parte estaba dirigido por Bifeng Lei, investigador asociado de la Facultad de Ciencias F\u00edsicas. Las simulaciones en 3D demostraron que esta interacci\u00f3n puede producir campos el\u00e9ctricos de varios teravoltios (un bill\u00f3n de voltios) por metro. Esto supera con creces la capacidad de las tecnolog\u00edas de aceleradores actuales.<\/p>\n\n\n\n

Ese tipo de resultados podr\u00eda cambiar qui\u00e9n tiene acceso a las fuentes de rayos X m\u00e1s avanzadas. En la actualidad, los cient\u00edficos deben solicitar franjas horarias limitadas en las grandes instalaciones nacionales de sincrotr\u00f3n o en los l\u00e1seres de electrones libres, y a menudo esperan meses para conseguir unas pocas horas de haz.<\/p>\n\n\n\n

Abrir el acceso<\/h2>\n\n\n\n

El enfoque del acelerador de sobremesa podr\u00eda poner esta capacidad a disposici\u00f3n de hospitales, universidades y laboratorios industriales. De hecho, en cualquier lugar donde se necesite. En medicina, esto podr\u00eda significar mamograf\u00edas m\u00e1s n\u00edtidas y nuevas t\u00e9cnicas de imagen que revelen los tejidos blandos con un detalle sin precedentes, sin necesidad de agentes de contraste.<\/p>\n\n\n\n

En el desarrollo de f\u00e1rmacos, los investigadores podr\u00edan analizar internamente las estructuras proteicas, acelerando dr\u00e1sticamente el dise\u00f1o de nuevas terapias. Y en la ciencia de los materiales y la ingenier\u00eda de semiconductores, permitir\u00eda realizar pruebas no destructivas y de alta velocidad de componentes delicados.<\/p>\n\n\n\n

El estudio se present\u00f3 en el\u00a0taller NanoAc 2025<\/a>\u00a0sobre nanotecnolog\u00eda en f\u00edsica de aceleradores, celebrado en Liverpool a principios de este mes. La investigaci\u00f3n se encuentra actualmente en fase de simulaci\u00f3n. Sin embargo, los componentes necesarios ya existen: l\u00e1seres de polarizaci\u00f3n circular de alta potencia y estructuras de nanotubos fabricadas con precisi\u00f3n son herramientas habituales en los laboratorios de investigaci\u00f3n avanzada.<\/p>\n\n\n\n

El siguiente paso es la verificaci\u00f3n experimental. De tener \u00e9xito, esto marcar\u00eda el inicio de una nueva generaci\u00f3n de fuentes de radiaci\u00f3n ultracompactas. Lo que m\u00e1s me entusiasma de esta tecnolog\u00eda no es s\u00f3lo la f\u00edsica, sino lo que representa.<\/p>\n\n\n\n

Los aceleradores a gran escala han impulsado enormes avances cient\u00edficos, pero siguen estando fuera del alcance de la mayor\u00eda de las instituciones. Un acelerador miniaturizado con un rendimiento comparable podr\u00eda democratizar el acceso a herramientas de investigaci\u00f3n de primer nivel, poniendo la ciencia de vanguardia al alcance de muchos m\u00e1s investigadores. El futuro de la aceleraci\u00f3n de part\u00edculas podr\u00eda incluir m\u00e1quinas muy grandes para seguir ampliando los l\u00edmites de la energ\u00eda, la intensidad y los descubrimientos, as\u00ed como aceleradores m\u00e1s peque\u00f1os, inteligentes y accesibles.<\/p>\n\n\n\n

Este art\u00edculo es una traducci\u00f3n de otro publicado en The Conversation<\/a>. Puedes leer el texto original haciendo clic aqu\u00ed<\/a>.<\/em><\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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