|
|
A Radiación Sincrotrón é, dun xeito sinxelo, radiación procedente de partículas cargadas que se moven a velocidades relativistas baixo un campo magnético uniforme. É o equivalente da radiación ciclotrón e toma o nome dos aceleradores relativistas. Cando os ciclotróns son suficientemente poderosos para lanzar ás partículas preto da velocidade da luz, a frecuencia orbital desa partícula cambia. Precísase sincronizar os parámetros do acelerador para que se adapte a esos cambios. Temos entón un acelerador sincrotrón. As partículas sometidas a unha traxectoria permanentemente curvada emiten radiación: a radiación sincrotrón.
|
|
| Instalacións que usan a radiación sincrotrón están en funcionamiento en diversos lugares do mundo como fontes moi valiosoas de fotóns UV e R-X, para investigación estrutural.
ALBA é a instalación española ubicada en Cerdanyola del Vallès, preto de Barcelona. Está en fase de construcción.
|
No universo créanse electróns relativistas que son atrapados en campo magnéticos diversos. Os obxectos cósmicos que emiten radiación sincrotrón nesas condicións son moi interesante no campo da Astrofísica.
|
| Sen embargo, nos aceleradores de partículas circulares, como o LHC, esta radiación supón un serio problema. As partículas cargadas viaxando en traxectorias curvadas emiten esta radiación, e xa que logo perden enerxía. Ademais, esa radiación constitúe un problema para todos os sistemas do acelerador (en particular a crioxenia) e tamén desde o punto de vista da seguridade radiolóxica.
As cavidades RF deben restituir esa enerxía perdida polas partículas.
Por revolución, a potencia perdida é:

(donde ρ é o radio)
É importante destacar que dado que ϒ = E/m0·c2, os electróns perden enerxía 1013 veces máis rápido que os protóns. Esta é unha das razóns de que no LHC corran protóns, e que o posible acelerador de electróns do futuro (CLIC ou ILC) será un acelerador lineal.
Obteñamos ρ en función doutros parámetros do acelerador e sustituamos o seu valor na expresión anterior:

Para un protón: P = 4,75·10-21 ·B2 · ϒ2
con B = 8,33 T e ϒ = 7640 temos: P = 1,93·10-11 W
A enerxía perdida por volta (1 s = 11245 voltas), é dicir a chamada Synchrotron radiation loss/turn:
1,93·10-11/11245 = 2,17·10-7 J/volta
ou, en keV: ~ 10 keV/volta
Doutra banda, para cada feixe: Pbeam = 1,90·10-11 ·2808·1,15·1011 ⇒ Pbeam ≃ 6135 W
Finalmente, a enerxía perdida por segundo e metro é:
P ≃ (2·6135)/26659) ⇒ Pbeam ≃ 0,46 W/m
|
Para minimizar as perdas de enerxía diminuíndo o número de partículas debemos ter en conta que a luminosidade varía cuadráticamente con este valor. Entón, se reducimos o número de partículas para baixar a potencia radiada, a luminosidade decrecerá con moito maior rapidez.
O xeito de reducir o número total de partículas sen comprometer a luminosidade consiste en incrementar o espazo entre bunches -bunch spacing- (utilizar menos bunches) e compensar esta reducción aumentando o número de protóns en cada bunch.
|
|