Aceleradores de partículas compactos: aceleración de electrones por ondas de plasma y por pulsos láser.

Abstract

[ES]En las últimas décadas se han producido numerosos avances orientados a la consecución de nuevos esquemas de aceleración que permitan obtener energías superiores a las que se consiguen en los aceleradores de partículas convencionales, así como conse guir que los nuevos esquemas tengan unas dimensiones más compactas y un coste de producción menor que dichos montajes clásicos. Entre todos los esquemas propuestos, el más prometedor fue aquel en el que se proponía utilizar pulsos láser para excitar ondas en un plasma, las cuales darían lugar a campos electromagnéticos capaces de acelerar partículas hasta energías del orden de GeV. Esta idea dio lugar al desarrollo del LWFA (Laser Wakefield Accelerator). La idea de emplear un plasma como medio acelerador dio lugar a otros esquemas, entre los cuales destaca la utilización de haces de partículas, en vez de pulsos láser, para excitar el campo acelerador en el plasma. Este método dio lugar al llamado PWFA (Plasma Wakefield Accelerator). A lo largo de los sucesivos capítulos que conforman este Trabajo de Fin de Grado se explicarán las características de funcionamiento del LWFA y PWFA, así como de los nuevos aceleradores híbridos formados por ambos esquemas y se hará una puesta al día de los avances en dichos aceleradores.

[EN]In recent decades, there have been numerous advances aimed at achieving new acceleration schemes that allow to obtain higher energies than those achieved in conventional particle accelerators, as well as making the new schemes more compact in size and much cheaper than the classical set-ups. Among all the proposed schemes, the most promising was the one that proposed to use laser pulses to excite waves in a plasma, which would generate electromagnetic fields capable of accelerating particles up to energies of the order of GeV. This idea gave rise to the development of the LWFA (Laser Wakefield Accelerator). The idea of using a plasma as the accelerator medium gave rise to other schemes, among them it stands out the use of particle beams, instead of laser pulses, to excite the accelerator field in the plasma. This method gave rise to the so-called PWFA (Plasma Wakefield Accele rator). Throughout the successive chapters that make up this work, the operating characteristics of the LWFA and PWFA, as well as the new hybrid accelerators formed by both schemes, will be explained and an update on the progress of these accelerators will be provided