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Apr 12, 2023

Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC

Es uno de los edificios estéticamente menos agradables imaginables. pintó un

Es uno de los edificios estéticamente menos agradables imaginables. Pintado de un beige institucional bla, se extiende una y otra vez interminablemente, asemejándose a un cobertizo de almacenamiento largo y obsesivamente recto. Es posible que esta plaga en el paisaje bucólico de la Península no exuda el romance de los Jardines Colgantes de Babilonia o el Coloso de Rodas, pero el acelerador lineal de Stanford es una de las maravillas del mundo, un monumento a la búsqueda incesante de la humanidad por comprender el universo.

El acelerador de partículas es la columna vertebral del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, un complejo de 426 acres en terrenos de Stanford cerca de Sand Hill Road, cerca del campus principal de la universidad. Las semillas de lo que se convertiría en SLAC se plantaron el 10 de abril de 1956, cuando la Universidad de StanfordWolfgang"Pief"Panofsky recibió a un grupo de compañeros físicos en su casa para proponer un proyecto audaz: el instrumento de investigación de física más grande y caro del mundo: un acelerador lineal de electrones de 2 millas de largo y 114 millones de dólares. Oficialmente llamado Stanford Linear Accelerator Center, o SLAC, pero cariñosamente referido por los científicos de Stanford como "el Monstruo", en ese momento, sería el mayor proyecto de ciencia civil financiado por el gobierno de EE. UU.

Los aceleradores lineales son esencialmente rifles enormes que disparan balas de electrones, cuya velocidad aumenta hasta el 99,999 por ciento de la velocidad de la luz mediante poderosas máquinas de microondas llamadas klystrons, por un cañón largo y recto hacia objetivos subatómicos como los protones. Cuando los electrones chocan con el objetivo, los espectrómetros que usan imanes masivos miden los desechos de partículas generados. Esto permite a los científicos estudiar los objetos más elementales que existen y las fuerzas que los mantienen unidos y separados.

En 1962, comenzó la construcción de dos estructuras, cada una de 2 millas de largo: una sobre el suelo que albergaba 245 klystrons y otra a 25 pies bajo el suelo que albergaba el acelerador. Se requería precisión en su construcción, teniendo en cuenta la curvatura de la Tierra (un ajuste vertical de 20 pulgadas en 2 millas).

En mayo de 1966, el primer haz de electrones derribó el acelerador y se estrelló contra un protón objetivo. Dos años más tarde, el Monstruo se utilizó para matar a un dragón teórico que había molestado durante mucho tiempo a los físicos. Una serie de experimentos de dispersión de protones demostró que las partículas dentro de los protones no eran solo una conveniencia matemática, como se pensaba anteriormente, sino que realmente existían. Fueron llamados quarks, después de una palabra enjames joyce Finnegan's Wake. físico SLACRichard E Taylory sus colaboradores del MIT compartieron el Premio Nobel por esta investigación sobre los quarks.

Sobre la base del éxito del acelerador lineal, los científicos comenzaron a chocar partículas directamente entre sí, utilizando una estructura circular llamada Stanford Positron Electron Accelerating Ring, o SPEAR. Cuando los electrones y los antielectrones (también conocidos como positrones), chocaron en el anillo, se revelaron nuevas partículas: el quark encantado y el leptón tau. Estos descubrimientos revolucionaron la física de alta energía y dieron lugar a dos premios Nobel más para científicos de SLAC.

El acelerador lineal de Stanford es un monumento a la búsqueda incesante de la humanidad por comprender el universo.

Los investigadores de SLAC también hicieron una reutilización creativa de sus máquinas para construir nuevos instrumentos de vanguardia. Un efecto secundario de SPEAR estimuló el primero. Los científicos sabían que los electrones que giraban alrededor del anillo emitían potentes rayos X, conocidos como radiación de sincrotrón, que la mayoría consideraba una molestia peligrosa y derrochadora. Pero algunos científicos con visión de futuro se dieron cuenta de que los rayos X podían usarse para llevar a cabo investigaciones que ninguna otra máquina podía realizar. Así nació el Proyecto de Radiación de Sincrotrón de Stanford, más tarde llamado Fuente de Luz de Radiación de Sincrotrón de Stanford, o SSRL. La máquina de rayos X más poderosa del mundo, permite a los científicos estudiar el mundo a nivel atómico y molecular.

La segunda reutilización fue aún más dramática. Para 2008, con el acelerador lineal original de SLAC obsoleto, se hizo un giro hacia una tecnología nueva, hasta ahora no probada: los láseres de rayos X. Los científicos propusieron utilizar el tercio final del acelerador para producir un haz de electrones, como antes, y agregar una innovación revolucionaria: usando imanes potentes, moverían los electrones, produciendo rayos X que luego se convertirían en pulsos láser. Esto produciría rayos X 10 mil millones de veces más brillantes que los de SSRL, lo que permitiría a los investigadores registrar imágenes de objetos y procesos extremadamente pequeños en tiempo real. En efecto, permitiría a los científicos hacer películas de química y biología en acción.

Muchos en el campo se mostraron escépticos. "Una gran fracción, tal vez la mitad, de la comunidad no creía que (eso) iba a funcionar", dijo el Dr.Persis Drell , ex director de SLAC, en un documental de SLAC. Pero una noche de 2009, la despertaron las palabras: "Tenemos un láser". La fuente de luz coherente Linac, o LCLS, estaba en funcionamiento, iniciando una nueva fase innovadora de investigación basada en la luz en SLAC. Los científicos han utilizado los láseres de LCLS para descubrir la estructura molecular de las proteínas involucradas en la transmisión de enfermedades; estudiar la materia densa y extremadamente caliente en el núcleo de las estrellas; y desarrollar analgésicos de última generación.

Desde su apertura en 1966, SLAC ha sido uno de los proyectos científicos más productivos del mundo, arrojando (literalmente) luz sobre aspectos fundamentales del universo. Ese largo cobertizo de almacenamiento debajo de la I-280 puede ser antiestético, pero lo que ha contribuido al reino del conocimiento humano es tan alto como el puente Golden Gate.