¿Cómo puede un “Linac” para el tratamiento del cáncer acelerar los electrones hasta el 99.8% de la velocidad de la luz cuando el Gran Colisionador de Hadrones no puede?

La forma correcta de evaluar el rendimiento de un acelerador no es la velocidad que alcanzan las partículas, sino su energía.

Por ejemplo, la energía de un electrón a .998c es de aproximadamente 7.5 MeV, mientras que el protón mucho más masivo a la misma velocidad tendría una energía de aproximadamente 14 GeV, mayor en un factor de aproximadamente 1900. Por lo tanto, acelerar un protón a .998c requiere mucha más energía que hacer lo mismo con un electrón.

El otro factor importante en su análisis es que el LHC puede acelerar protones mucho más allá de .998c, actualmente logrando algo así como .999999991c. Puede que esto no parezca una gran diferencia, pero cuando estás a velocidades cercanas a c (llamadas velocidades relativistas), casi toda la energía que se agrega a una partícula aparece como masa aumentada, no como velocidad. Al pasar de .998c a .999999991c, la energía del protón pasa de 14 GeV a más de 7 TeV, un aumento de 500 veces.

Al final, la energía de la partícula en el LHC es aproximadamente un millón de veces mayor que la del linac médico, ese pequeño acelerador no es tan impresionante después de todo.

Las primeras respuestas dadas aquí se refieren a aceleradores que no son para fines clínicos. Aunque el principio es el mismo, acelerar una carga con una diferencia de voltaje, no están llegando al punto:

Un acelerador lineal clínico utiliza una fuente de microondas: un klystron o un magnetrón que se ponen en resonancia en una serie de cavidades de resonador (un acelerador lineal). Cuál de ellos se usa depende de la energía. El klystron se utiliza con LINACS de energía dual (por ejemplo, 6 rayos de rayos X MV y 18 MV y varios haces de electrones) mientras que el magnetrón es para haces de rayos X individuales (6MV). Ahora, usted tiene un cañón de electrones que inyecta electrones en pulsos sincronizados para hacerlos montar en las microondas que resuenan dentro del acelerador como un surfista en una ola. Esto produce el mismo resultado neto que si colocara una diferencia de voltaje de varios millones de voltios entre el cátodo (pistola) y el ánodo (objetivo). Eso hace que la diferencia de voltaje sea segura, y luego se tiene el potencial necesario para que los electrones viajen casi a la velocidad de la luz, pero presenta algunas dificultades técnicas para mantenerlo en funcionamiento. Esto es que debes hacer que las microondas viajen en tubos de cobre (guía) al LINAC y sabes lo que sucede cuando tienes microondas y metales que interactúan entre sí. Entonces, para evitar chispas pesadas, debe llenarlo todo con SF6. Esto es complicado para mantenerlo funcionando y la electrónica juega un papel muy importante aquí. También tiene que proporcionar tubos complicados para enfriar con agua todo el LINAC y mantenerlo a la temperatura adecuada, pero estas cosas técnicas son otra cosa.

Otras personas que dieron una respuesta aquí son parcialmente correctas, ya que se refieren principalmente a otro tipo de aceleradores utilizados para fines de investigación y no para fines clínicos. La pregunta se refería a LINACS clínicos, no a LHC ni a cualquier acelerador que lea en documentos

Sí, los electrones son aproximadamente 2000 veces más livianos que los protones y aceleran los protones en el Gran Colisionador de Hadrones.

TÚ, en realidad, estás muy cerca de la verdad. Un electrón es FÁCIL de acelerar hasta cerca de la velocidad de la luz (como lo hice a menudo como estudiante de Física en la Universidad de Chicago.) En el CERN, sus aceleradores intentan acelerar PROTONS que tienen mil ochocientas veces la masa de un electrón. los experimentos de los estudiantes solo pueden acelerar los protones para dominar las velocidades. La ENERGÍA necesaria es proporcional a la masa del objeto, por lo que se requieren mil ochocientas veces más energía impartida al protón para que funcione tan rápido como el diminuto electrón. CERN también intenta acelerar las partículas que son incluso más masivas que los protones, como la partícula Z, por lo que la construyeron tan grande y poderosa, en otras palabras, “no gastar miles de millones de dólares en un solo experimento”.