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Capturan en 4D el fenómeno que desvía las partículas en el Super Sincrotrón de Protones
El resultado obtenido ofrece pistas sobre cómo evitar o minimizar los efectos de las resonancias que causan pérdidas en los aceleradores de partículas.
Los científicos han conseguido finalmente medir y cuantificar una estructura invisible de resonancia acoplada que puede causar pérdida de las partículas contenidas en el Super Sincrotrón de Protones y crear problemas para su investigación, comunicó el equipo de físicos de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) que opera ese acelerador de partículas.
El fenómeno ocurre en el espacio de fase, que puede representar uno o más estados de un sistema en movimiento. Dado que se necesitan cuatro estados para representar la estructura, los investigadores la estudiaron en cuatro dimensiones: tanto en el plano horizontal como en el vertical, para comprobar si existen. "En la física de aceleradores, el pensamiento suele centrarse en un solo plano", explicó el físico Giuliano Franchetti del Centro de Investigación de Iones Pesados Helmholtz (Alemania), que también participó en el estudio.
"Con estas resonancias, lo que sucede es que las partículas no siguen exactamente el camino que queremos y luego vuelan y se pierden", detalló el experto. "Esto provoca la degradación del haz y dificulta alcanzar los parámetros requeridos", agregó.
El fenómeno de la resonancia ocurre cuando dos sistemas interactúan y se sincronizan. Por ejemplo, los planetas pueden experimentar una resonancia orbital cuando hay una interacción gravitacional mientras ambos cuerpos celestes giran alrededor de una estrella.
Los aceleradores de partículas utilizan potentes imanes para crear campos electromagnéticos que ayudan a dirigir haces de partículas en la dirección deseada por los científicos.
Sin embargo, debido a una imperfección de los imanes en los aceleradores de partículas pueden ocurrir resonancias, lo que conlleva el surgimiento de una estructura magnética que interactúa mal con las partículas.
Para comprender el efecto de esta resonancia sobre un haz de partículas en un acelerador, los científicos tardaron varios años y tuvieron que utilizar simulaciones por ordenador. La información obtenida permitió finalmente medir la anomalía magnética.
Los físicos observaron la posición de un haz de partículas en el Super Sincrotrón de Protones, un acelerador de partículas de 6,9 km de largo situado en Ginebra, Suiza, y pudieron medir la posición de las partículas de aproximadamente 3.000 haces. El mapa de resonancia en el acelerador se creó midiendo cómo se encuentran las partículas: más cerca del centro o desplazadas hacia un lado.
"Lo que hace que nuestro reciente hallazgo sea tan especial es que muestra cómo se comportan las partículas individuales en una resonancia acoplada", destacó el físico del CERN Hannes Bartosik, uno de los autores del estudio, publicado en Nature Physics.
"Con este estudio, junto con todos los anteriores, esperamos obtener pistas sobre cómo evitar o minimizar los efectos de estas resonancias para los aceleradores actuales y futuros", concluyó Franchetti.
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