Acelerador De Hadrones

Introducción Histórica

Uno de los descubrimientos científicos más importantes para la humanidad fue el

ocurrido en el año de 1896 cuando el físico francés Henri Becquerel descubrió el

fenómeno conocido como radiactividad y que consiste en la propiedad que poseen

algunos átomos (tales como radio, polonio y torio) de emitir energía

espontáneamente. En estudios posteriores se determinó la naturaleza de esta

energía, consistente en la emisión de partículas y fotones, y se usaron las primeras

letras del alfabeto griego para designarlas como radiación: alfa, beta y gama.

La radiación alfa consiste de partículas monoenergéticas, con carga eléctrica

positiva y se identificaron como núcleos de helio. La energía de estas partículas se

refiere a energía cinética y estas partículas son emitidas con gran velocidad.

La radiación beta esta constituida por electrones tanto con carga positiva y

negativa. Los electrones con carga positiva se les llaman positrones. A diferencia de

las alfa las partículas beta no eran monoenergéticas y son emitidas con distribución

de energías con valor cero hasta un valor máximo.

La radiación gamma no tiene carga eléctrica y son ondas electromagnéticas, al

igual que los rayos X, la luz visible, la violeta, etc.. Como es sabido cuando esta

radiación interacciona con la materia presenta la característica de fotones.Ernest Rutherford y sus colaboradores Marsden y Geiger en el año de 1911

utilizaron una fuente de partículas alfa como proyectiles para comprobar la teoría

sobre la estructura de la materia propuesta por Thompson, también conocida como

el modelo atómico del pastel.

Debido a la trascendencia de los resultados de estos experimentos y de los

procedimientos experimentales utilizados, es conveniente recordar algunos detalles.

En la figura 1, se muestra esquemáticamente el arreglo experimental usado en

estos experimentos.

En este experimento se utilizó una pequeña fuente radiactiva de radio de 7 mg, la

cual emitía partículas alfa a una razón de 6 millones de partículas por segundo. Se

colimó un haz de partículas alfa para bombardear una delgada película transparente

de oro. El experimento consistió en determinar como eran desviadas estas

partículas en función del ángulo θ. Si la teoría de Thompson era correcta, se

esperaba observar que la mayoría de las partículas alfas fueran desviadas

ligeramente con respecto a la dirección de incidencia, debido a que la masa de los

proyectiles era mayor que el de las partículas constituyentes de los átomos, ya que

en esa época se consideraba que los átomos estaban constituidos solo por protones

y electrones. El resultado sorprendente que se encontró fue que una partícula alfa

de cada diez mil era rebotada a ángulos grandes. En un libro de física, Feynman

menciona una analogía para recalcar lo sorpresivo de estos resultados y dice:

"puede compararse a la sorpresa que tendría una persona que disparara balas con

un rifle a una almohada llena de plumas y encontrara que algunas de las balas

rebotaran hacia él ".La conclusión a la que llegaría el que está disparando, es que dentro de la

almohada además de plumas esta contiene objetos muy masivos tales como balas

de cañón. La única forma de explicar los resultados de los experimentos de

Rutherford fue la de suponer que la mayor parte de la masa de los átomos de oro,

estaba concentrada en un pequeño volumen, al cual se le llamó el núcleo atómico y

fue así lo que dio origen al modelo nuclear de los átomos.

Figura 1. Ilustración esquemática del experimento de Rutherford y colaboradores.Es importante recalcar que el principio

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