ciclotrón

A ciclotrón es un tipo de acelerador de partículas utilizado para acelerar iones cargados mediante un campo magnético constante y un campo eléctrico oscilante. Fue desarrollado a principios de la década de 1930 por Ernest O. Lawrence y M. Stanley Livingston en la Universidad de California, Berkeley. Los primeros ciclotrones permitían acelerar protones a energías en el rango de MeV y sirvieron para estudios de física nuclear y para la producción de radionúclidos.

Principio de funcionamiento. En el interior de un ciclotrón hay dos electrodos en forma de “D” llamados dees, ubicados dentro de un vacío, a los que se aplica una tensión alterna de radiofrecuencia. Un campo magnético perpendicular al plano de los dees desplaza a los iones en trayectorias circulares. Cada vez que un ión cruza la ranura entre los dees, la energía de la partícula aumenta gracias al campo eléctrico, y su radio de curvatura crece, haciendo que la órbita se expanda en espiral. En condiciones no relativistas, la frecuencia de aceleración f está relacionada con la carga q, la masa m y el campo magnético B por f ≈ qB/(2πm). A velocidades relativistas, la masa efectiva aumenta y la frecuencia cambia, lo que llevó al desarrollo de variantes como el ciclotrón sincrónico.

Versiones y usos. Los ciclotrones modernos incluyen variantes como el ciclotrón sincrónico y el ciclotrón con campo azimutal variable (AVF), diseñadas para superar limitaciones de energía y frecuencia. Sus aplicaciones incluyen la producción de radionúlidos para medicina (por ejemplo, fluoruro de fluorina-18 para PET), investigación en física nuclear y, en algunos casos, protonterapia y otras formas de terapia de partículas. Aunque han sido superados en energía por otros aceleradores para física de altas energías, continúan siendo herramientas esenciales en medicina y ciencia de materiales.