RADIACIÓN SINCROTRÓN
La Radiación Sincrotrón es, de una forma sencillo, radiación procedente de partículas cargadas que se mueven a velocidades relativistas bajo un campo magnético uniforme. Es el equivalente de la radiación ciclotrón y toma el nombre de los aceleradores relativistas. Cuando los ciclotrones son suficientemente poderosos para lanzar las partículas cerca de la velocidad de la luz, la frecuencia orbital de esa partícula cambia. Se necesitan sincronizar los parámetros del acelerador para que se adapte a esos cambios. Tenemos entonces un acelerador sincrotrón.
Las partículas sometidas a una trayectoria curvada permanentemente emiten radiación: la radiación sincrotrón .
Los sincrotrones están en funcionamiento en diversos lugares del mundo como fuentes muy valiosoas de fotones UV y R-X, para investigación estructural.
Por otra parte, en el universo se crean electrones relativistas que son atrapados en campo magnéticos diversos. Los objectos cósmicos que emiten radiación sincrotrón en esas condiciones son muy interesante en el campo de la Astrofísica.
Sin embargo, en los aceleradores de partículas circulares, como el LHC, esta radiación supone un serio problema. Las partículas cargadas viajando en trayectorias curvadas emiten esta radiación, y por tanto pierden energía. Además, esa radiación constituye un problema para todos los sistemas do acelerador (en particular la criogenia) y también desde el punto de vista de la seguridad radiológica. Las cavidades RF deben restituir esa energía radiada por las partículas.
Por revolución, la potencia perdida es:
(siendo ρ el radio de la trayectoria curva)
Es importante destacar que dado que ϒ = E/m0·c2, los electróns perden enerxía 1013 veces más rápido que los protones. Esto explica porque en el LHC corren protones y por qué el posible acelerador del futuro ( CLIC) será un acelerador lineal de electrones.
Obtengamos ρ en función de otros parámetros del acelerador y sustituyamos su valor en la expresión anterior:
Para un protón la fórmula anterior puede ser resumida así: P = 4,70·10-21 ·B2 · ϒ2con B = 8,33 T e ϒ = 7640 tenemos: P = 1,90·10-11 W
Para cada haz: Pbeam = 1,90·10-11 ·2808·1,15·1011 ⇒ Pbeam ≃ 6135 W
Finalmente, la energía perdida cada segundo y metro do acelerador é:
P ≃ (2·6135)/26659) ⇒ Pbeam ≃ 0,46 W/m
Para minimizar las pérdidas de energía diminuyendo el número de partículas debemos tener en cuenta que la luminosidad varía cuadráticamente con este valor. Entonces, si reducimos el número de partículas para bajar la potencia radiada, la luminosidad decrecerá con mucho mayor rapidez.La forma de reducir el número total de partículas sin comprometer la luminosidad consiste en incrementar el espacio entre bunches -bunch spacing- (utilizar menos bunches) y compensar esta reducción aumentando el número de protones en cada bunch.
