Principios de Aceleradores de Partículas
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- Ramona Quintero Mendoza
- hace 8 años
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1 Javier Barranco García CERN ABP/CC3 14 Septiembre 2011
2 Grandes instrumentos en física Aceleradores de Partículas Paraestudiar lo queesextremadamente pequeño Partículas son creadas a partir de colisiones muy energéticas y son analizadas. Se excitan los núcleos a determinados estados y se analizan. Fotones de onda corta y neutrones son generados indirectamente para observar lo extremadamente pequeño. Como fuenteintensade partículasparaotrasaplicaciones Radio terapia contra el cáncer y producción de radioisotops Transmutacion de la basura nuclear para reducir su toxicidad Haces de fotones intensos para: micro-lithography, etc. Gran telescopios Paraestudiar lo queesextremadamente grande Paraverlo queestá lejos en el espacio y enel tiempo. Observing large phenomena at their extreme conditions
3 Ramas de lafísica La física podría definirse como la ciencia que estudia la naturaleza de la materia ycómoéstainteracciona con elmedioque larodea.
4 Principio básico de funcionamiento de un acelerador de partículas Las dos principales funciones de un acelerador son: Incrementar la energía de la partícula Guiar y focalizar las partículas a la largo de una trayectoria definida. La ecuación de Lorentz, F = q( E+ v B) (1) De la ecuación anterior se desprende que necesitamos un campo eléctrico para acelerar las partículas. La unidad de energía es electrón-voltio(1 ev es la energía ganada por un electrón al atravesar una diferencia de potencial de 1 voltio).
5 Esquema Básico de un Acelerador A grandes rasgos un acelerador consta de: Elementos a través de los que circulan las partículas.(cámara de vacío) Elementos que aceleran las partículas (cavidades de radiofrecuencia) Elementos que guían las partículas (dipolos, cuadrupolos,etc.) Elementos que miden las partículas (monitores de posición, etc.)
6 Sincrotrón Los Sincrotrones se utilizan en la mayoría de experimentos de física de altas energías (HEP). Ejemplos son LHC, Tevatron, HERA, LEP, SppS, CERN PS y también en fuentes de luz síncrotra. La aceleración se realiza mediante cavidades de radio-frecuencia. La frecuencia de las cavidades de RF debe seguir la frequencia de la partícula a medida que se incrementa la energía
7 Algunos hitos de la historia de los Colisionadores CERN ISR: protón-protón a 64 GeV( ) Primer colisionador de hadrones CERN SppS: protón-antiprotón a 620 GeV( ) Descubrimiento delosbosones W (81GeV)yZ(91GeV) Fermilab Tevatron: protón-antiprotón a 1.96 TeV(1987-actualidad) Descubrimiento del Top Quark (172 GeV) CERN LHC: protón-protón 7 TeV inicial, 14 TeV diseãśo (2009-actualidad) Entre otros descubrimiento del bosón de Higgs, Supersimetría, Dimensiones extras, etc. Una lista más completa, incluyendo no sólo sincrotrones puede encontrarse en,
8 Gran Colisionador de Hadrones (LHC) LHCestádivididoen8 zonas(octantes) 4puntos decolisión (1,2,5,8) 2zonas para limpiar el haz de partículas (3,7) 2zonas para inyectar las partículas (2,8) 1zonapara acelerar las partículas (4) 1zonapara extraer las partículas (6)
9 Evaluación del funcionamiento de un colisionador El funcionamiento de un colisionador de altas energías se mide mediante la energía a las que se producen las colisiones y la luminosidad. El segundo depende entre otros parámetros en número de partículas, tamaño del haz, etc. L = N2 b n bfγ 4πǫ n β La luminosidad nominal para el LHC es, L nom = cm 2 s 1 Para seguir en directo una estimación real del número de colisiones que ocurren en cada experimento podeis ir a este link,
10 Evaluación del funcionamiento de un colisionador
11 Recientes logros del LHC
12 Recientes logros del LHC
13 Complejo de Aceleradores del CERN El complejodeaceleradoresdelcern esmuchomásqueel LHC.A diferentes energías hay varios experimentos.
14 Por qué un acelerador lineal? Comparación delasimulación deuneventohiggsenlhcyilc. LHC es descubrimiento mientras que ILC es precisión.
15 Esquema de un colisionador lineal
16 Diseño de un colisionador lineal
17 Compact LInear Collider CLIC eslaapuesta delcern para elpróximocolisionador lineal e + e.
18 CLIC Test Facility 3 (CTF3)
19 CLIC Test Facility 3 (CTF3)
20 Aceleradores con fines médicos Dos aplicaciones básicas Terapia En las últimas décadasse han utilizado aceleradores de electrones (también fotones) en terapias contra el cáncer de manera exitosa. Actualmente se hacambiado aprotoneseiones(hadrón terapia)yaque la deposición de energía puede ser controlada de forma más precisa. Inconveniente: diseãśo más exigente. Imagen Producciónde isótoposparapet escaners(ciclotrones).
21 Efecto de la radiación con Fotones/Electrones
22 Diferentes Técnicas de Radiación 1. Radioterapia Convencional 2. Radioterapia tridimensional 3. Radioterapia con modulación de la intensidad
23 Ventajas del uso de protones o iones: BraggPeak
24 Ventajas del uso de protones o iones: BraggPeak
25 Ejemplo de centro de protón/ion terapia
26 Ejemplo de centro de protón/ion terapia
27 Ejemplo de centro de protón/ion terapia
28 Ejemplo de centro de protón/ion terapia
29 Protón terapia en el mundo
30 Fuentes de luz síncrotron En las últimas dos décadas ha aumenta significativamente los centros que utilizan la radiación emitida(i.e. luz intensa) por los electrones para hacer gran variedad experimentos(composición de cremas, ciencia de materiales, etc.) El rango frecuencias es muy amplio(visible o no).
31 Fuentes de luz síncrotron
32 Ejemplos de uso de radiación sincrotrón
33 Links de videos Los links de los videos mostrados durante la conferencia y alguno adicional, Complejo de aceleradores del CERN En inglés: En ingléscon subtítulosen francés: Neutrinos a Gran Sasso (CNGS) Largo: Corto: Fuente deluzsíncrota ALBA Aceleradores con fines médicos
34 Lecturas adicionales sobre PET Algunos artículos para completar lo visto en clase,
35 Muchas Gracias por su Atención! Cualquier duda,
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