Robert Jemison Van de Graaff

(Tuscaloosa, Alabama, 1901 - Boston, 1967) Físico estadounidense. Tras trabajar como ingeniero e investigador en la Universidad de Oxford, pasó en 1934 al Instituto Tecnológico de Massachusetts, del que fue profesor hasta su jubilación en 1960. Realizó diversos trabajos relacionados con la física nuclear y desarrolló generadores electrostáticos de muy alto voltaje (varios millones de voltios) para el estudio de las partículas atómicas.


Robert Van de Graaff

Los aceleradores de partículas (también conocidos como aceleradores atómicos) son dispositivos utilizados para aumentar la velocidad de las partículas subatómicas, como protones, electrones y positrones. Aunque inicialmente se inventaron con el fin de estudiar la estructura básica de la materia, encontraron más tarde varias aplicaciones prácticas. Uno de los primeros aceleradores de partículas desarrollados fue inventado por el físico estadounidense Robert Jemison Van de Graaff alrededor de 1929.

El acelerador de Van de Graaff consta de un cilindro metálico alto, con una cúpula metálica hueca en su extremo superior. Una cinta transportadora de seda pasa por el centro del cilindro. En el fondo de éste, la cinta reúne cargas positivas de una fuente de alto voltaje. Las cargas positivas se desplazan por la cinta hasta la parte superior del cilindro, donde se depositan sobre la parte exterior de la cúpula de la cúspide del dispositivo. Cuanto más larga es la cinta, más cargas positivas se acumulan en la cúpula. El acelerador de Van de Graaff original podía producir una acumulación de carga con una energía de 80.000 voltios, aunque mejoras ulteriores elevaron este valor hasta los 5.000.000 de voltios.

En un momento dado, las cargas acumuladas sobre la cúpula hueca son tan elevadas que salta una descarga eléctrica desde la cúpula hasta una barra metálica situada cerca del dispositivo. La descarga eléctrica está formada por cargas positivas que se acumulan en la cúpula y finalmente son expulsadas de ésta. El acelerador de Van de Graaff puede convertirse en un acelerador de partículas instalando simplemente algún tipo de objetivo a la barra metálica cercana al dispositivo. Cuando la descarga eléctrica golpee la barra metálica, bombardeará el blanco, cuyos átomos se separarán debido al haz de electricidad de carga positiva.

En un generador de Van de Graaff, la descarga eléctrica que salta desde la cúpula hasta el blanco está compuesta por partículas cargadas cuya velocidad ha aumentado desde cero (cuando estaba en la cúpula) hasta más de 160.000 kilómetros por segundo (100.000 millas por segundo) en el espacio que media entre la cúpula y el blanco. Los aceleradores lineales, también conocidos como linacs (acrónimo de su nombre inglés linear accelerator), funcionan según el mismo principio, excepto por el hecho de que una partícula es expuesta a una serie de campos eléctricos, cada uno de los cuales aumenta su velocidad.

La aplicación más común de los aceleradores de partículas es, con gran diferencia, la investigación básica de la composición de la materia. Las cantidades de energía liberadas en estos dispositivos no pueden equipararse a las de ningún otro lugar de la Tierra. Con esos niveles de energía se obtienen nuevas formas de materia que no existen en condiciones normales. Esas formas proporcionan pistas sobre la estructura más recóndita de la materia. Los aceleradores también han encontrado algunas aplicaciones importantes en instalaciones médicas e industriales. Cuando las partículas se desplazan a través de un acelerador, emiten una forma de radiación denominada sincrotrónica. Esta forma de radiación es en cierto modo parecida a los rayos X y tiene aplicaciones similares.