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| El físico del Laboratorio Nacional de Brookhaven Erdong Wang en un sótano del laboratorio de la Universidad Stony Brook (SBU) con el cañón de electrones polarizados de alto voltaje que pondrá la «e» -o electrones- en el futuro Colisionador de Iones y Electrones (EIC). Crédito: Roger Stoutenburgh/Laboratorio Nacional de Brookhaven |
Científicos del Laboratorio Nacional de Brookhaven en Estados Unidos han desarrollado y probado el cañón de electrones polarizados de mayor voltaje hasta la fecha, que será utilizado en la construcción del primer Colisionador de Iones y Electrones (EIC) totalmente polarizado. El objetivo de esta instalación es estudiar los componentes más profundos de la materia visible. En colaboración con la Instalación Nacional de Aceleradores Thomas Jefferson, se acelerarán y harán colisionar electrones polarizados con protones e iones polarizados.
El cañón de electrones, accionado por láser, lanza los electrones a una velocidad de hasta el 80% de la luz en solo dos pulgadas, generando haces altamente polarizados. Los científicos están interesados en cartografiar la estructura interna del protón y comprender mejor cómo se desarrolla el espín del protón a partir de quarks y gluones. La polarización es esencial para investigar el espín del protón, un aspecto misterioso de la materia.
El cañón utiliza capas y revestimientos reflectantes para producir haces altamente polarizados. Los científicos utilizan un láser ajustable para liberar electrones del fotocátodo y los polarizan cambiando el láser. El cañón ha sido diseñado de manera creativa para evitar fugas de tensión y no utiliza gases aislantes de efecto invernadero.
El equipo de Brookhaven ha enfrentado desafíos en el desarrollo del cañón, como las fugas de gas hidrógeno del acero inoxidable, que podrían interferir con los haces de electrones. Para solucionar esto, utilizaron mazorcas de maíz trituradas para pulir las áreas de acero inoxidable y lograr un acabado de espejo. Después de ensamblar y probar el cañón, demostró su funcionamiento a 350 kilovoltios durante seis meses sin necesidad de mantenimiento.
El equipo de Brookhaven se enfrentó a problemas como la fuga de gas hidrógeno del acero inoxidable al vacío, que podría causar interferencias con los haces de electrones. Para evitarlo, utilizaron con cuidado mazorcas de maíz trituradas para pulir las secciones de acero inoxidable hasta conseguir un acabado de espejo después de hornearlas a 1.650 °F para eliminar los gases atrapados.
Después de ensamblar el cañón y eliminar los contaminantes de la superficie mediante otro horneado, se probó el cañón. Alcanzó los 350 kilovoltios en 23 horas y funcionó sin mantenimiento durante seis meses, produciendo electrones de alta calidad para el EIC.
El equipo está desarrollando ahora cañones de mayor voltaje y componentes de aceleración para la siguiente fase.
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