¿Cuál es el primer acelerador de partículas?

Hmmm … el primero probablemente comenzó al principio de la época de la Gran Unificación, alrededor de [matemáticas] 10 ^ {- 43} [/ matemáticas] s después del Big Bang, cuando las partículas elementales primero “se congelaron” de la espuma de Planck . Antes de eso, habría sido difícil identificar una “partícula”.

Desde entonces, los campos magnéticos de las estrellas y galaxias han sido “accidentalmente” (entre comillas porque, ¿ quién sabe ?) Acelerando protones y otras partículas cargadas a energías “astronómicas”. Todavía llueven constantemente en la Tierra. Afortunadamente para nosotros, ellos en su mayoría se detienen en la atmósfera, a excepción de los muones (producidos principalmente por la descomposición de los piones producidos en la “lluvia” de partículas generadas por las colisiones de los primarios), que llegan al suelo. Levanta la mano; hay aproximadamente un cósmico rayo muón que atraviesa su palma cada segundo. Sí, causan daño. Pero su ADN está construido para manejarlo.

Si te refieres al primer acelerador de partículas hecho por el hombre , fue el ciclotrón 1 MeV de Ernest Orlando Lawrence, el orgullo de Berkeley, construido en 1931:

Dudo en estar en desacuerdo con alguien mucho mejor informado que yo, pero tengo que sugerir que el Dr. Brewer está un poco equivocado en su descripción de los primeros aceleradores de partículas. Dejando de lado los aceleradores de partículas naturales, el linaje del acelerador de partículas se remonta mucho antes del ciclotrón de Lawrence (aunque era una máquina notable).

Podría decirse que los primeros aceleradores de partículas artificiales fueron tubos de descarga, donde una diferencia de potencial hizo que los electrones se aceleraran desde un electrodo (el cátodo) hacia el ánodo. Estos ‘rayos catódicos’ podrían hacer que brillen gases u otros materiales, y podrían causar la emisión de luz de los materiales. La imagen a continuación muestra uno de esos tubos con un ánodo en forma de cruz, cuya sombra se puede ver en el brillo al final del tubo, lo que muestra que las partículas viajaron en línea recta desde el cátodo, por ejemplo.

Finalmente, JJ Thompson demostró que estos rayos eran partículas que se extraían de los átomos del cátodo, descubriendo el electrón. Pero aunque estos tubos aceleraron las partículas, las partículas no estaban siendo utilizadas de la misma manera que las usamos en un acelerador moderno, es decir, para aplastar a los objetivos.

Todo el asunto fue el bebé de Rutherford, pero al principio utilizó fuentes alfa de la descomposición natural de los átomos. Esto fue suficiente para investigar la existencia del núcleo y aplastar átomos de luz como N-14 para producir los primeros protones. Pero estos alfas naturales no tenían suficiente energía para ‘aplastar’ núcleos más pesados.

Sin embargo, estos no tenían suficiente energía, por lo que era necesario encontrar una forma de acelerar las partículas. Me estoy basando ahora en un muy buen artículo de “Física nuclear en el laboratorio de Rutherford antes del descubrimiento del neutrón” por L. Badash en The American Journal of Physics Vol.53 No. 10, octubre de 1983. Escribe:
“Sorprendentemente, Rutherford no estaba interesado en construir tales máquinas él mismo, aunque dio conferencias”, instando a la construcción de tubos de descarga cada vez más potentes. En una ocasión reprendió a los ingenieros eléctricos por no poder darle 10 millones de voltios “.

La persona que trajo los aceleradores al laboratorio de Rutherford y, por lo tanto, en mi opinión, tiene una alta probabilidad de ser el primero en usar aceleradores de la manera moderna, fue TE Alibone, quien usó una bobina de Tesla en 1928 … un poco por delante de Lawrence, aunque no muy efectivamente. En el mismo laboratorio, E. Walton y J. Cockcroft usaron condensadores y diodos para acelerar las partículas y crear la primera “explosión de átomos”.

Pero se podría argumentar que este fue solo un dispositivo reutilizado, no un acelerador diseñado específicamente. ¡Según ese criterio, el crédito debería ir a R. Van de Graaff! En estos días, el generador Van de Graaff es principalmente un juguete para demostraciones científicas, como hacer que el cabello de las personas se ponga de pie:

Pero, de hecho, fue diseñado para responder al llamado de Rutherford de descargas más potentes, y fue un tipo de acelerador importante durante años. Diseñado por primera vez en 1929, cómodamente por delante del ciclotrón de Lawrence (1932 … aunque Szilard también tenía una patente preliminar de ciclotrón en 1929).

Es muy posible que otros investigadores también estuvieran construyendo aceleradores. Era tiempo de ferrocarriles, como dicen.

Otra nota al margen … se estaban utilizando generadores Van de Graaff muy grandes para acelerar las partículas para la física a fines de los años setenta / principios de los ochenta en muchas universidades. Mi alma mater original (la Universidad de Alberta) tenía una pequeña torre unida al edificio de física para albergar un gran generador Van de Graaff, aunque para entonces esto era más una nota al margen que una característica principal, ya que los aceleradores más potentes habían tomado hace mucho tiempo terminado.