La componente radiactiva

En una actividad radiactiva, las partículas son esencialmente relativistas, o sea, kT » Mc2. En estado de equilibrio, las reacciones, tanto de creación como de aniquilamiento, mantienen un número de partículas estable. Para ello, la física estadística estipula que la cantidad de partículas que se da es n(T) µ T 3, mientras que su energía media es E = hv µ T. En que, la densidad de energía es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura:

r µ g(T) T 4

g(T) = Si [giB + (7/8) giF]

Donde: el factor g(T) se denomina «factor demográfico».

Acelerador de partículas

El círculo grande marca la situación del túnel del LEP, el gran colisionador de electrones-positrones del CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear), que estuvo en funcionamiento hasta finales de 2000. El túnel, que se encuentra a 100 m de profundidad y tiene una circunferencia de 27 km, albergará el gran colisionador de hadrones LHC.

Detector de partículas

Los aceleradores y detectores de partículas proporcionan a los físicos información muy valiosa sobre las partículas subatómicas. Los aceleradores permiten proporcionar grandes energías a las partículas y hacerlas colisionar. Con los detectores de partículas se miden y registran las propiedades de las partículas generadas en las colisiones. Este detector Mark II forma parte del acelerador lineal de 3,2 km del Centro del Acelerador Lineal de Stanford, en California (EEUU).

Cámara de burbujas

Una cámara de burbujas permite visualizar las trayectorias de las partículas cargadas. Las trazas curvas corresponden a partículas cargadas desviadas por un campo magnético. Las partículas positivas y negativas se curvan en sentidos opuestos. El radio de curvatura depende de la carga, masa y velocidad de las partículas. Su medida permite a los físicos calcular la energía de las partículas.

Cámara de burbujas de hidrógeno líquido

Esta cámara de burbujas de hidrógeno líquido, de 2 m, está situada en el Laboratorio Nacional de Brookhaven, en Long Island (Estados Unidos). En 1964 este aparato permitió descubrir una nueva partícula llamada omega-minus.

Ciclotrón y sincrotrón

En física se emplean aceleradores de partículas para estudiar la naturaleza de la materia. Estas enormes máquinas aceleran partículas cargadas (iones) mediante campos electromagnéticos en un tubo hueco en el que se ha hecho el vacío, y finalmente hacen colisionar cada ion con un blanco estacionario u otra partícula en movimiento. Los científicos analizan los resultados de las colisiones e intentan determinar las interacciones que rigen el mundo subatómico. (Generalmente, el punto de colisión está situado en una cámara de burbujas, un dispositivo que permite observar las trayectorias de partículas ionizantes como líneas de minúsculas burbujas en una cámara llena de líquido.) Las trayectorias de las partículas aceleradas pueden ser rectas, espirales o circulares. Tanto el ciclotrón como el sincrotrón utilizan un campo magnético para controlar las trayectorias de las partículas. Aunque hacer colisionar las partículas unas contra otras puede parecer inicialmente un método un tanto extraño

Acelerador LEP

El acelerador LEP del CERN estaba instalado en un túnel situado a varias decenas de metros bajo tierra, atravesando la frontera entre Suiza y Francia, en las proximidades de Ginebra. El esquema muestra el acelerador y las instalaciones de los experimentos DELPHI, L3, ALEPH y OPAL, unidas por grandes ascensores a las respectivas áreas experimentales de la superficie, donde están ubicados los instrumentos de recogida de datos. El LEP se cerró a finales de 2000, y su túnel de 27 km será ocupado por el gran colisionador de hadrones LHC (Large Hadron Collider).

Cosmotrón

Esta fotografía fue tomada durante la construcción del cosmotrón del Brookhaven National Laboratory (Estados Unidos). El imán en forma de anillo, utilizado para acelerar protones, tiene un diámetro interior de unos 18 m y pesa 2.000 t, aproximadamente.