Elementales de protones
Un protón es uno de los componentes básicos del átomo. Los protones, junto con los neutrones y electrones mucho más pequeños, constituyen los elementos básicos. Cuando estas partículas microscópicas se enfocan en un rayo estrecho y se disparan a velocidades extremadamente altas, se denomina haz de protones. Los haces de protones son cosas extremadamente útiles, tanto para físicos experimentales como para médicos.
Cómo se crean los haces de protones
Los protones tienen carga eléctrica positiva. Las cosas con cargas opuestas se atraen entre sí, mientras que las cosas con la misma carga se repelen. Este es el principio central de un acelerador de partículas: la máquina que se utiliza para fabricar haces de protones. Los protones se aceleran a través de un tubo mediante electroimanes. Cuando un protón está detrás de los imanes, el imán cambia a una carga negativa para atraer al protón hacia él. A medida que el protón pasa rápidamente por el imán, la carga cambia a positiva, para alejar al protón y acelerarlo más. Una fila completa de protones en una fila forma un haz de protones.
Un rayo de protones puede alcanzar la velocidad de la luz, pero lleva un tiempo hacer que las partículas se muevan. Una forma de hacer esto es utilizar un acelerador lineal grande. Los aceleradores lineales son cosas enormes, de hasta 2 millas de largo.
Otra forma de hacer esto es con un acelerador circular. Los aceleradores circulares, o ciclotrones, tienen un campo magnético diseñado para doblar la trayectoria de la partícula en un círculo. Un haz de protones en un ciclotrón girará una y otra vez hasta que alcance la velocidad suficiente. Entonces serán disparados a su objetivo.
Aplicaciones
Los haces de protones tienen muchas aplicaciones útiles. A menudo se utilizan en física teórica. Los aceleradores de partículas rompen protones contra otros protones, así como neutrones y otras partículas elementales. Cuando las partículas chocan, los científicos miden las pequeñas partículas expulsadas por la colisión. Intentan descubrir cosas sobre gluones, quarks y otras partículas básicas que forman los protones.
Los haces de protones también se utilizan en radioterapia. Los protones son cuidadosamente dirigidos y disparados a los tumores, donde dañan su ADN y destruyen las células cancerosas. Este tipo de terapia daña muy poco el tejido circundante. A diferencia de la cirugía, no requiere cortes, lo que la hace mucho más segura y menos dañina para ciertos tipos de tumores. En particular, los haces de protones han sido muy eficaces para tratar ciertos tipos de cáncer de ojo. Anteriormente, era necesario extirpar el ojo para llegar al tumor, pero ahora puede ser el objetivo del haz de protones.
