Científicos de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés) y de la Universidad de Goethe de Fráncfort, Alemania, identificaron un curioso fenómeno en el Super Sincrotrón de Protones (SPS, por sus siglas en inglés). Se trata de un “fantasma resonante” que afecta el comportamiento de las partículas dentro de la estructura.
La investigación, publicada en 2024 dentro de la revista Nature Physics, describe este fenómeno como una forma tridimensional que cambia con el tiempo, por lo que se puede observar mucho mejor en cuatro dimensiones. De acuerdo con la publicación, se trata de un hallazgo muy importante, toda vez que puede mejorar el control de las partículas dentro del SPS y así evitar la pérdida de fotones esenciales.
Un problema de resonancia
De acuerdo con la publicación, este “fantasma” se origina por la resonancia generada por las ondas que forman las partículas al interactuar dentro del SPS. Como explica Popular Mechanics, esta resonancia puede compararse con las ondas que se crean dentro de una taza de café cuando caminamos. Al interactuar, dichas ondas pueden ocasionar que el líquido se derrame. De igual manera, la resonancia dentro del SPS provoca la pérdida de fotones clave en la dinámica del haz.
“En la física de aceleradores, comprender las resonancias y la dinámica no lineal es crucial para evitar la pérdida de partículas del haz”, explican los investigadores. Este problema se vuelve más crítico a medida que los haces de protones ganan energía. El equipo advierte que este fenómeno no solo afecta a los aceleradores de partículas, ya que también puede llegar a afectar las investigaciones sobre fusión nuclear en reactores tokamaks, donde la gestión de resonancias armónicas es esencial para evitar la pérdida de energía.
Para su investigación, los científicos midieron el anillo del SPS y construyeron un modelo matemático basado en la sección de Poincaré. Dicho modelo consiste en fijar una línea de referencia y registrar las intersecciones de las trayectorias de las partículas. Esto permitió al equipo visualizar la evolución del sistema y predecir dónde se encuentran las partículas para identificar los “puntos problemáticos” o resonantes.
Cuatro proyecciones de una superficie de la sección de Poincaré. Imagen | Nature Physics.
Sobre el SPS y los aceleradores de partículas
El Super Sincrotón de Protones es un anillo de casi seis kilómetros de diámetro. Aunque fue construido en la década de 1970, es una pieza fundamental en las investigaciones de CERN. En 2019 le fue acoplado un descargador de haces mejorado que ayuda a controlar las corrientes de partículas.
Como explica WIRED, los aceleradores de partículas de tipo sincrotrón son dispositivos que aumentan la velocidad de las partículas subatómicas, los cuales avanzan siguiendo una órbita circular con ayuda de campos magnéticos y eléctricos. Esto permite que mantengan un estado de movimiento continuo.
Además del Super Sincrotón de Protones del CERN, existen otros aceleradores de partículas similares en otros países del mundo, como el Proton Synchrotron del KEK, en Japón, o el Sirius, en Brasil. En 2024, un artículo publicado en Nature reveló un proyecto conjunto entre la Universitat Politècnica de València, la Universidad Nacional Autónoma de México y el Centro Internacional de Física de Bogotá. Dicha iniciativa busca crear un nuevo acelerador de partículas en Latinoamérica.
El proyecto se denomina LAMISTAD (Latin American International Synchrotron for Technology, Analysis, and Development). De acuerdo con los autores del artículo, busca beneficiar con esta tecnología a la región del Gran Caribe, compuesta por las islas del Caribe, México, América Central, Venezuela y Colombia.
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