Category Archives: Ciclotrón

Desarrollan una técnica para analizar el carbono 14 en muestras líquidas

Investigadores del Centro Nacional de Aceleradores (CNA, centro mixo Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía y CSIC) y la Universidad de Sevilla (US) emplean un sistema que permite convertir muestras líquidas en grafito para analizar la presencia de carbono 14 e indagar su antigüedad y presencia de material orgánico. Estos análisis se realizan con el sistema de espectrometría de masas con aceleradores AMS del CNA.

La determinación de carbono 14 es una herramienta para conocer la presencia de elementos biológicos en muestras como las mezclas biodiésel u otras muestras líquidas de origen total o parcialmente orgánico, como aceites vegetales.

El carbono 14 es un isótopo radioactivo del carbono que puede ser empleado como testigo de la antigüedad de una muestra de origen orgánico, o para comprobar qué cantidad de material orgánico hay en muestras que mezclen materiales orgánicos y derivados del petróleo. A la hora de estudiar estos puntos, es importante el estado en el que se presenta ese elemento, es decir, si es sólido o líquido.

Según Javier Santos, responsable del Servicio de Datación por carbono 14 del Centro Nacional de Aceleradores, “algunas muestras pueden presentarse en estado líquido, por lo que requieren una manipulación más cuidadosa que los productos sólidos”.

En este estudio, presentado este verano en el congreso internacional AMS 13, se ha probado la posibilidad de emplear un sistema de grafitización, es decir, un equipo que permite convertir las muestras en grafito, para poder preparar muestras válidas para ser analizadas a partir de muestras líquidas. Dichas muestras han sido analizadas con el sistema de espectrometría de masas con aceleradores del CNA, AMS.

Durante el estudio se ha comprobado que se obtiene muy buena reproducibilidad en la preparación de réplicas y que el nivel de contaminación introducido en el proceso es muy reducido.

http://www.i-cpan.es

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Generan espectros estelares mediante reacciones nucleares con aceleradores

Investigadores del Centro Nacional de Aceleradores (CNA), en colaboración con otras instituciones internacionales, han simulado en sus dispositivos los procesos que tienen lugar en las estrellas durante la nucleosíntesis de elementos. “Somos capaces de generar espectros neutrónicos, idénticos a las estrellas, algo que no ha hecho nadie por ahora”, destacan los científicos.

Un equipo del Centro Nacional de Aceleradores (CNA, Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía-CSIC) y otras instituciones internacionales han llevado a cabo medidas en el que simulan los procesos que tienen lugar en las estrellas durante la nucleosíntesis de elementos.

La nucleosíntesis es el proceso de creación de nuevos núcleos atómicos a partir de los nucleones preexistentes, protones y neutrones, para llegar a generar el resto de los elementos de la tabla periódica y sus isótopos. Los nucleones primigenios preexistentes se formaron a partir del plasma de quarks-gluones del Big Bang cuando se enfrió por debajo de los diez millones de grados. A este proceso se le llama nucleogénesis, es decir la formación de nucleones en el universo.

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El CNA analiza la concentración de un isótopo procedente del combustible nuclear

Investigadores del Centro Nacional de Aceleradores (CNA), centro mixto Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía-CSIC, estudian el un isótopo de vida larga del yodo (I), el 129I, presente en el agua de lluvia en Sevilla como consecuencia del trabajo de las plantas de reprocesamiento de combustible nuclear de La Hague (Francia) y Sellafield (Reino Unido).

El yodo es un elemento químico que se incorpora con facilidad tanto a la cadena alimentaria como al ciclo del agua. El 129I es un isótopo radioactivo de larga vida cuya procedencia tiene dos orígenes distintos: debido a la actividad humana, por la manipulación del combustible nuclear, o bien natural. Su origen se puede deber a un isótopo del xenón (129Xe) en la atmósfera, o es un subproducto de otro isótopo del uranio (238U). Por tanto, la presencia de 129I es un indicador de la actividad nuclear desarrollada en un lugar, por lo que se emplea para el seguimiento de la actividad de las centrales nucleares a través del estudio del agua de lluvia.

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Observan por primera vez la ruptura de simetría en el tiempo en las leyes de la Física

Una investigación liderada por el Instituto de Física Corpuscular, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Valencia, ha obtenido evidencias de la ruptura de la simetría en el tiempo en las leyes de la Física. El hallazgo, que se publica hoy en la revista Physical Review Letters, ha contado con el apoyo de la colaboración internacional BaBar del laboratorio SLAC (Stanford Linear Accelerator Center, de sus siglas en inglés) del Departamento de Energía de Estados Unidos en la Universidad de Stanford (California).

El tiempo discurre inexorablemente. En la historia del universo y en los sistemas complejos, la evolución temporal está asociada al aumento de entropía. Dicho de otro modo, con el paso del tiempo, el desorden siempre crece a partir de una situación inicial más ordenada.

Para explicarlo, podemos imaginar que vemos hacia atrás una película en la que un jarrón cae al suelo y se rompe en pedazos. Nos percataríamos muy rápido de que lo que observamos es imposible desde el punto de vista de las leyes físicas, porque sabemos que no es posible que los pedazos vuelen del suelo y se ordenen formando un jarrón. Y eso es porque desde nuestro punto de vista, “la flecha del tiempo” transcurre sin interrupción desde el pasado al futuro.

Ahora bien, para una partícula aislada, el paso del tiempo parece el mismo hacia delante y hacia atrás, es decir, su movimiento es reversible o temporalmente simétrico. Imaginemos que ahora vemos una película en la que aparece una bola de billar que choca contra una banda. Si no nos lo dicen, no seríamos capaces de saber si la proyección de la película va hacia delante o hacia atrás. Esto se debe a que, en ambos sentidos temporales, el movimiento de la bola de billar cumple las mismas leyes físicas. Este concepto se conoce como simetría bajo inversión temporal y nos dice que, en el mundo de las partículas, las teorías físicas son válidas tanto para un sentido de su movimiento como para su inverso, lo que equivale a decir que funcionan igual hacia delante como hacia atrás en el tiempo.

El tiempo tiene una dirección preferente

El investigador José Bernabéu explica: “La ruptura de la simetría temporal o simetría T en física de partículas está relacionada con la asimetría CP existente entre materia y antimateria, necesaria para generar el universo actual de materia en algún momento de su historia. La simetría C afirma que, sabiendo que a cada partícula de la naturaleza le corresponde una antipartícula con carga opuesta, las leyes de la física serían las mismas al intercambiar las partículas con carga positiva con las de carga negativa”.

También existe la simetría P, que señala que las leyes de la física permanecerían inalteradas bajo inversiones especulares, es decir, el universo se comportaría igual que su imagen en un espejo. Estas dos simetrías combinadas dan lugar a la simetría carga-paridad o simetría CP. En experimentos previos con partículas conocidas como mesones K y B, se observó que no se cumplía la simetría CP. El teorema CPT indica que, para cualquier sistema de partículas, las simetrías deben mantenerse equilibradas, es decir, si la simetría CP no se cumple, la simetría T tampoco.

El investigador Fernando Martínez-Vidal añade que “la clave para medir directamente la ruptura de la simetría T nos la dio el experimento BaBar del SLAC, que fue diseñado para el estudio en profundidad de la asimetría entre materia y antimateria”.

Entre 1999 y 2008, en el acelerador de partículas del SLAC, se produjeron más de 500 millones de mesones B, y sus contrapartidas de antimateria llamados B-bar. Así, los científicos observaron cómo estas partículas incumplían la simetría CP. El problema para observar la ruptura de la simetría T residía en que los mesones B se desintegran irreversiblemente en pocas billonésimas de segundo, impidiendo invertir su situación inicial y final. La solución se ha encontrado mediante la correlación cuántica entre los dos B, que permite que la información de la partícula que se desintegra primero se utilice en ese momento para determinar el estado de su partícula compañera que aún vive. Los investigadores han descubierto que el estado de este último mesón B se transforma en otro unas seis veces más a menudo en un sentido que en el inverso.

Bernabéu aclara: “Este hecho demuestra inequívocamente la ruptura de la simetría bajo inversión temporal en las leyes fundamentales de la Física. Estos resultados son tan contundentes que la probabilidad de que sean una casualidad es similar a la de obtener la misma cara de un dado al lanzarlo 55 veces seguidas, 14 sigma en lenguaje estadístico”. Los físicos de partículas consideran que a partir de 5 sigma se trata de un descubrimiento.

La investigación cuenta con el apoyo del Ministerio de Economía y Competitividad, a través del Programa Nacional de Física de Partículas, y de la Generalitat Valenciana, a través del Programa de Excelencia Prometeo.

 

 http://www.csic.es/

  • J. P. Lees et al. Observation of time-reversal violation in the B^0 meson system. Phys. Rev. Lett. 109, 211801 (2012)

Nota de prensa (

pdf, 138kb) [Descargar]

Physics relativity and quantum mechanics

El CNA y el CIEMAT realizan pruebas para el futuro acelerador IFMIF

Una colaboración entre el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) y el Centro Nacional de Aceleradores (CNA, Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía-CSIC), ha permitido llevar a cabo un test sobre un sistema de diagnóstico de aces de partículas mediante dispositivos no interceptivos que será empleado en el futuro en el IFMIF (International Fusion Materials Irradiation Facility).

El IFMIF es un proyecto internacional en el que participan la Unión Europea, Japón, la Federación Rusa y los Estados Unidos bajo el auspicio de la Agencia Internacional de la Energía (IEA). Esta instalación empleará un acelerador de partículas a base de deuterones para producir un gran flujo de neutrones en una cantidad adecuada para probar el comportamiento a largo plazo de los materiales bajo condiciones similares a las esperadas en la pared interior de un reactor de fusión.

El test ha sido realizado en el CNA, y su objetivo ha sido la caracterización de dos monitores transversales de haces (Beam Transversal Profile Monitor – BTPM), en concreto dos FPM (Fluorescence Profile Monitor).

Los FPMs están basados en la fluorescencia del gas ubicado en el interior de la cámara de vacío (N, Xe), cuando es atravesado por el haz de partículas, protones de 18 MeV (megaelectronvoltios) y deuterones de 9 MeV. Durante la interacción de los iones con el gas, tienen lugar excitaciones y desexcitaciones de las moléculas o átomos de gas, si se trata de un gas monoatómico, con la consiguiente emisión de fotones. La luz emitida tras la desexcitación del gas es recogida en el BTPM y por consiguiente se puede obtener un perfil del haz.

Técnica no invasiva

Estos tipos de monitores de diagnóstico de haces ofrecen una técnica no-invasiva para la caracterización de los perfiles de haces de iones a medias y altas corrientes. Se realizaron comparaciones entre los distintos perfiles obtenidos mediante cambios en corriente de haz y presión en los distintos gases (N, Xe).

A lo largo de estas pruebas, se han testeado dos tipos distintos de FPM (Fluorescence Profile Monitor), un PTM (Photo Multiplier Tube), monitor basado en tubos fotomultiplicadores comerciales, y una cámara ICID (Intensified Charge Injection Device) especialmente diseñada para trabajar entornos con radiación, ya que las cámaras ICID convencionales no están preparadas para trabajar en estos ambientes. Ambos dispositivos se han desarrolado en el CIEMAT, siendo las medidas realizadas en la línea de haz externo del ciclotrón del CNA con haces de deuterio y protonesde intensidades comprendidas entre 400nA y 40 µA.

Estos monitores de perfil transversal de haces de partículas mediante dispositivos no interceptivos serán desarrollados para trabajar con haces de deuterones de 9 MeV y corrientes de hasta 125 mA en el acelerador IFMIF-EVEDA.

http://www.i-cpan.es

http://www.fpa.csic.es/

 

IFMIF/EVEDA

 

Two parallel 125 mA Deuteron beams at 40 MeV will collide on a liquid Li screen to produce a flux of neutrons that within a few years will reach the expected displacements per atom at the end of life of a future commercial nuclear fusion reactor.

The IFMIF Engineering Validation and Engineering Design Activities (EVEDA) aim at producing a detailed, complete and fully integrated engineering design of IFMIF and at validating continuous and stable operation of prototypes of each IFMIF subsystem:

http://www.ifmif.org

 

  There are a number of institutions involved in the project.

La física nuclear desvela la fabricación de monedas del Egipto Ptolemaico

Científicos del Centro Nacional de Aceleradores (CNA, Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía-CSIC), en colaboración con otras entidades, han analizado más de 80 monedas acuñadas durante los cinco primeros reinos ptolemaicos, comprendidos entre el 321 y el 180 a.C.

Monedas analizadas en el CNA.

 

 

La relevancia del estudio se centra en el conocimiento de la composición volumétrica de las monedas de plata mediante técnicas no destructivas. La dificultad del análisis radica en la posible presencia de una capa superficial enriquecida en plata. Para solventar este problema se propuso en este estudio la combinación de la fluorescencia de rayos X con el estudio de las líneas K y L de la plata y la comparación de las intensidades teóricas y experimentales de la radiación característica de Rayleigh del ánodo del equipo de fluorescencia.

Las 80 monedas analizadas forman parte de la colección de monedas Ioannes Demetriou perteneciente al Museo Numismático de Atenas.

Durante el periodo ptolemaico, tras la fabricación de la moneda se llevaban a cabo posteriores procesos sobre la misma. Asimismo, la corrosión sufrida por las monedas y las técnicas de conservación de las mismas han podido ocasionar el enriquecimiento en plata de su superficie. El estudio de estas monedas únicamente con fluorescencia de rayos X limita el análisis a una fracción del volumen y no a su totalidad, de ahí el uso de las técnicas complementarias anteriormente citadas.

El Egipto Ptolemáico tenía acceso a minas de oro y cobre, pero no a minas de plata, que tenía como procedencia la región de Asia Menor. Tras diversas guerras, Ptolomeo II perdió Siria y Palestina y como consecuencia su fuente de plata para las monedas. En aquella época, Sierra Morena y la actual zona de Cartagena (Murcia), dominada por los cartagineses, era la principal zona de abastecimiento de grandes cantidades de plata, la cual podría haber llegado hasta Alejandría, al menos hasta la derrota de Cartago por Roma en el 206 a.C, tras la cual se suspendió el aporte de plata de Hispania a Egipto con el consecuente colapso de acuñación de monedas de plata en el reino Ptolemáico.

Las conclusiones que se extraen de este estudio demuestran que la combinación de la técnica XRF junto con los otros dos procedimientos suplementarios expuestos es muy útil para el análisis de monedas de plata en las que hay elementos minoritarios cuyo conocimiento es necesario para la comprensión de las técnicas de fabricación, procesos de producción y procedencia de la materia de producción utilizada para estas monedas.

http://www.fpa.csic.es

http://www.i-cpan.es

CERN News The Higgs or not the Higgs? Spin will tel… PART 1

Following the announcement of the discovery of a new particle made at CERN on July 4, this piece of videonews from CERN explains what is missing to declare that the new boson found at the LHC is actually the Higgs or not and that to finally answer that question precise measurements of the spin of the newly found particle have to be made. Contains interviews to CMS Higgs Searches co-convener, Christopher Pauss and theoretician John Ellis.

Produced by: CERN Visual Media Office
Director: PAOLA CATAPANO
Director: JACQUES FICHET
3’30” min. / 14 September 2012 / © 2012 CERN

http://cdsweb.cern.ch/record/1478170

En Youtube

http://www.youtube.com/embed/Yqr0vFjnamM

http://youtu.be/Yqr0vFjnamM