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Los aceleradores funcionan con partículas cargadas que son aceleradas hasta velocidades próximas a la de la luz. Mediante las colisiones de estas partículas de muy alta energía entre ellas, o contra un blanco fijo, los científicos son capaces de extraer información de los más pequeños componentes de la materia. En esos choques, nuevas partículas son creadas, lo que proporciona valiosos datos para la Física de Partículas. En cierto sentido, los aceleradores de partículas son los "super microscopios" de hoy.

Un tubo de rayos catódicos (TRC) de un televisor tradicional es una forma simple de acelerador.

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Hay dos tipos básicos de aceleradores: lineales y circulares.

ACELERADORES LINEALES Un acelerador lineal de partículas (también llamado linac) es un dispositivo eléctrico que mediante un diseño lineal acelera partículas subatómicas. Las características dependerán del tipo de partículas que van a ser aceleradas: electrones, protones o iones. Los tamaños van desde el tubo de rayos catódicos, a los 3,4 km del Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) en California. Quizás, el acelerador que tome el relevo al LHC en el futuro sea un acelerador lineal de electrones (CLIC o ILC).
ACELERADOR CIRCULAR En un acelerador circular, las partículas se mueven en una trayectoria casi circular hasta alcanzar la energía necesaria. Esa trayectoria se consigue usando potentes campos magnéticos. La ventaja sobre los lineales es que de esa forma podemos mantener una continua acelera-ción, dado que las partículas pueden circular todo el tiempo que se necesite. Otra ventaja es que son relativamente más pequeños que los aceleradores lineales de potencia semejante.
Dependiendo de la energía y del tipo de partículas aceleradas, los aceleradores circulares diseñados para la Física de Partículas tienen la desventaja de emitir radiación sincrotrón. Esto provoca una continua pérdida de energía y los problemas asociados a la presencia de este tipo de radiación.