Ciències 19 (2011) Ap o undim en la ciència
35
El sinc o ó ALBA,
una eina de u u
Ca la P a Llenas 
Alumna de l’Ins i u Llob ega , Sallen
Els sinc o ons, com l’ALBA, són un ipus d’accele ado de pa ícules que enen un g an
nomb e d’aplicacions en g an di e si a de camps. Són ambé una de les in e sions ac u-
almen més impo an s en el món de la ísica ja que pe me en –i segui an pe me en en un
u u p ope – mos a a l’ésse humà o allò que el seu ull no és capaç de eu e.
Pa aules clau: sinc o ó, adiació sinc o ó, camp elèc ic, camp magnè ic, elec ó
In oducció
Aques a icle és ui de la eali zació d’un T e-
ball de Rece ca de Ba xille a que po a com a í ol
“El sinc o ó ALBA. Objec iu: C is al·log a ia mac o-
molecula ”. L’objec iu del eball és conèixe i com-
p end e el uncionamen d’un sinc o ó i aplica
aques coneixemen a una línia d’in es igació eal
de l’ALBA anomenada C is al·log a ia mac omole-
cula , coneguda ambé amb el nom de XALOC.
Pe al seu bon uncionamen , aques a línia e-
que eix unes ca ac e ís iques mol conc e es de a-
diació sinc o ó; és pe això que el p ojec e p e én
du a e me els càlculs pe conèixe un segui de
pa àme es ísics dels elec ons i de la adiació
que, més enda an , pe me an l’ob enció de bons
esul a s a la línia d’in es igació XALOC. En aques
a icle s’explica què es un sinc o ó, o compa an -
lo amb al es accele ado s, i quin és el seu uncio-
namen . Igualmen es dóna a conèixe la impo àn-
cia de la adiació sinc o ó, llum que pe me la ea-
li zació de o s els expe imen s.
Què és un sinc o ó?
Els accele ado s de pa ícules són, des de a
uns anys, els apa ells des ina s a la in es igació
pe excel·lència. G àcies a la se a complexi a a ni-
ell es uc u al i ecnològic el nomb e d’aplicacions
que enen esul a eno me. D’accele ado s en o-
bem de di e en s ipus, sen cada un la millo a de
l’an e io . És d’aques a mane a que s’ha a iba al
pe ecciona sinc o ó.
Exis eixen di e en s mè odes d’accele ació que
ens pe me en di idi -los en dos g ans g ups. L’ac-
cele ació lineal la obem ep esen ada pel LINAC o
accele ado lineal que u ili za camps elèc ics i ca i-
a s de adio eqüència pe accele a les pa ícules.
D’accele ado s ci cula s, que u ili zen camps mag-
nè ics pe co ba la ajec ò ia de les pa ícules, en
obem de es ipus di e en s ( aula 1).
Màquina F eqüència
( )
Camp
magnè ic
(B)
Radi
( )
Ciclo ó Cons an Cons an Augmen a
amb l'ene gia
Sinc o-
ciclo ó Va iable Cons an Augmen a
amb l'ene gia
Sinc o ó Va iable Va iable Cons an
Taula 1. Resum esquemà ic dels es ipus d’acce-
le ado s ci cula s i les se es p incipals di e ències.
El sinc o ó esul a se una millo a dels accele-
ado s an e io s, ja que a di e ència dels dos al es
models, el camp magnè ic i el camp elèc ic es an
so p enen men sinc oni za s, e que es adueix
en un g an nomb e d’a an a ges; pe això és el que
ac ualmen s’u ili za en les in es igacions.
Ciències 19 (2011) Ap o undim en la ciència
36
Podem di e encia en e dos ipus de sinc o-
ons. El p ime , conegu com a Col·lisionado –de
l’anglès collide – a e ci cula dos eixos de pa í-
cules en sen i con a i pe e -los xoca i pode es-
udia el que esul a d’aques ene gè ic xoc; un bon
exemple n’és el conegu LHC si ua al CERN, a Gi-
neb a. El segon, en can i, acumula les pa ícules i
les man é ci culan du an lla gs pe íodes de emps
i és pe això que se’l coneix com a Anell d’emma-
ga zema ge o S o age ing. El sinc o ó ALBA és
l’exemple més p ope que enim d’aques ipus de
sinc o ó.
Quin és el seu uncionamen ?
A l’ALBA les pa ícules ca egades que ci culen
al lla g dels seus ubs de bui són els elec ons. Pe
aconsegui que els elec ons o min un co en es-
able han de se p è iamen accele a s ins a asso-
li la se a ene gia inal. Aques p océs se sol e en
dues e apes ( ig. 1): la p ime a mi jançan un LI-
NAC (accele ado lineal) que p opo ciona als elec-
ons al ol an d’un 10% de la se a ene gia o al; i
en la segona e apa s’u ili za un accele ado ci cula
que pe me assoli l’ene gia inal d’injecció. Un po-
en camp elèc ic a iable és el que s’enca ega
d’accele a les pa ícules men e que pe des ia -
les s’u ili za un camp magnè ic si ua pe pendicu-
la men al pla de la ajec ò ia. El camp magnè ic
no només s’enca ega de co ba el eix de pa ícu-
les mi jançan iman s dipola s sinó ambé de oca-
li za -lo mi jançan iman s quad upola s i sex upo-
la s. Cal eni en comp e que el camp magnè ic no
al e a mai l’ene gia d’una pa ícula; és pe això que
al lla g de l’anell d’emmaga zema ge hi obem uns
ams ec es on s’hi si uen les ca i a s de adio e-
qüència que p opo cionen al eix de pa ícules
l’ene gia que ha pe du pe adiació a cada des ia-
ció.
La adiació sinc o ó
Quan el eix de pa ícules ca egades és co ba
pe l’acció d’un camp magnè ic pa eix una accele-
ació cen ípe a eme en una llum de p opie a s ex-
ao dinà ies: la adiació sinc o ó, descobe a ca-
sualmen l’any 1947. En un sinc o ó com l’ALBA és
aques a adiació la que s’u ili za pe a o s els expe-
imen s i, pe an , és essencial. En can i, en un
sinc o ó com l’LHC aques a llum esul a se una
pè dua d’ene gia i s’in en a e i a al màxim.
Pe pode du a e me expe imen s com els que
es an a l’ALBA calen unes ca ac e ís iques mol
conc e es de la llum, ca ac e ís iques que la adia-
ció sinc o ó ens o e eix en o a egla. En p ime
lloc cal di que el seu ang espec al és immens i
que a des de l’in a oig ins als aigs X més ene -
gè ics; no exis eix cap on de llum con encional
que cob eixi un espec e an ampli. Una de les se-
es p opie a s úniques és la se a al a in ensi a ,
anomenada ambé b illan o , que pe me eali za
expe imen s en emps mol pe i s i amb una al a e-
solució d’ene gia. Això pe me obse a p ocessos
en emps eal, com pe exemple qualse ol ipus de
ans o mació es uc u al.
Figu a 1. Esquema ípic d’un sinc o ó on es poden
eu e les di e en s e apes d’accele ació. Fon : Tesi
d’Aseem Sha ma.
Una de les ca ac e ís iques que di e encia els
sinc o ons de e ce a gene ació, com l’ALBA, de la
es a són els anomena s disposi ius d’inse ció, que
són iman s mul ipola s que p odueixen un mo i-
men ondulan mol pe i del eix d’elec ons que a
que eme i llum en cada un dels ams co ba s. El
esul a és un eix ex emadamen b illan . Aques s
ipus de disposi ius, conegu s com ondulado s, han
pe mès un augmen de ins a cinc o d es de magni-
ud en la b illan o espec e als de segona gene a-
ció, basa s exclusi amen en iman s de cu a u a.
Una al a ca ac e ís ica impo an a des aca de
la adiació sinc o ó és que es à pola i zada. Aques
e pe me ob eni in o mació es uc u al i magnè i-
ca de la mos a que s’es à es udian .
Dues al es ca ac e ís iques que ambé són p ò-
pies de la llum sinc o ó són la cohe ència i l’es-
uc u a empo al del eix d’elec ons. Els ondula-
do s són els disposi ius que pe me en l’ob enció de
Ciències 19 (2011) Ap o undim en la ciència
37
adiació cohe en . Pel què a a l’es uc u a empo al
del eix cal di que es à o ma pe “paque s” sepa-
a s pe una ce a dis ància ( ig. 2).
Figu a 2. Compa ació dels eix de llum p oduï pe
un iman de cu a u a i pe un ondulado .
Figu a 3. Densi a de o ons exp essada mi jançan
la b illan o en unció de l’ene gia; s’hi po ap ecia
la di e ència en e els iman s de cu a u a i els on-
dulado s. Pe sob e dels ondulado s només hi ha
els LEL, làse s d’elec ons lliu es. Fon : Gu ié ez i
al. (2004).
Els pe íodes que sepa en un pols de l’al e són
de l’o d e de nanosegons; al sinc o ó ALBA, con-
c e amen , es eballa amb un pe íode de 2ns. A-
ques a ca ac e ís ica és de g an u ili a pe exem-
ple, a l’ho a de e expe imen s en els quals s’exci a
algun p océs in e n d’una mos a mi jançan un pols
de llum i s’es udia la se a eacció du an l’in e al
de emps que queda ins al pols següen .
D’aques a mane a la adiació, que en els seus
inicis es c eia que e a una pè dua, esde é la base
pe qualse ol expe imen que es eali zi al sinc o-
ó.
Malg a o , els sinc o ons no són màquines
pe ec es i ambé enen els seus desa an a ges i
incon enien s. Pe comença cal oba un lloc que
compleixi les condicions que una es uc u a
d’aques es dimensions demana, on l’es abili a és
p imo dial. Jun amen amb això apa eix el p oble-
ma de l’espai; malg a que el sinc o ó hagi pe mès
soluciona el p oblema de les ex emes dimensions
dels an ics accele ado s no deixa de se una mà-
quina gegan . Òb iamen , i degu a la se a com-
plexi a , el seu cos esul a se mol ele a . Pe so-
nalmen , pe ò, penso que ealmen al la pena in-
e i en ins al·lacions ecnològicamen a ançades
com aques a ja que les se es aplicacions no no-
més es queden en el camp de la ísica de pa ícu-
les, sinó que aga en un ampli en all amb mol es
aplicacions que ajuden a la millo a de la nos a
quali a de ida.
Conclusions
En aques s úl ims anys els sinc o ons han es-
de ingu un eina mol e icaç pe a la ece ca.
Aques es màquines, capaces de sinc oni za a la
pe ecció el camp elèc ic amb el camp magnè ic,
han pe mès que mi jançan l’accele ació d’elec ons
es p odueixi una llum, la adiació sinc o ó, de p o-
pie a s excepcionals i mol ú il a la p àc ica, esde-
enin onamen al pe a pode descob i o allò que
ins a ui ha es a ocul al nos e ull humà.
Ag aïmen s
Dono les més since es g àcies a les dues pe -
sones que han e possible la eali zació d’aques
T eball de Rece ca: al meu u o Josep Oli ella pe
ha e -me guia i acompanya des del començamen
i a la D a. Mon se Pon del sinc o ó ALBA, pe què
sense ella el eball no hagués es a possible i pe
o a la paciència i a enció que m’ha mos a al lla g
dels mesos que a du a la eali zació del eball.
Bibliog a ia
GUTIÉRREZ, Mai e (2010). Y se hizo la luz. La
Vangua dia. 22-3-2010 pag. 26 – pag. 27
Ciències 19 (2011) Ap o undim en la ciència
38
GUTIÉRREZ, Alejand o; MARTÍN-GAGO, J. Ángel;
FERRER, Sal ado . (2004). La luz sinc o ón: u-
na he amien a ex ao dina ia pa a la ciencia. A-
pun es de Ciencia y Tecnología. Núme o 12,
pág. 37 – pag. 45
WALKER, R.P, (1994). Synch o on adia ion. Ce n
Accele a o School. Núme o 26.
FALONE, An onio (2010). Linea s Accele a o s. AL-
BA [Da a de consul a: Desemb e 2010]
web