Un arma de haz de partículas utiliza un haz de alta energía de partículas atómicas o subatómicas para dañar el objetivo alterando su estructura atómica y/o molecular . Un arma de haz de partículas es un tipo de arma de energía dirigida basada en el espacio , que dirige energía enfocada hacia un objetivo utilizando partículas a escala atómica. Algunas armas de haz de partículas tienen posibles aplicaciones prácticas, por ejemplo, como sistema de detección o defensa contra misiles antibalísticos . Se las conoce con varios nombres: cañones aceleradores de partículas, cañones de iones , haces de protones , rayos de relámpago, pistolas de rayos , etc.
El concepto de armas de rayos de partículas proviene de sólidos principios científicos y experimentos. Uno de los procesos consiste simplemente en sobrecalentar un objetivo hasta que ya no esté en condiciones de funcionar. Sin embargo, tras décadas de investigación y desarrollo , las armas de rayos de partículas siguen en la fase de investigación y aún queda por ver si se utilizarán como armas militares prácticas y de alto rendimiento.
Los aceleradores de partículas son una tecnología muy desarrollada que se utiliza en la investigación científica. Utilizan campos electromagnéticos para acelerar y dirigir partículas cargadas a lo largo de una trayectoria predeterminada, y un sistema de lentes magnéticas para enfocar estas corrientes sobre un objetivo. El tubo de rayos catódicos de muchos televisores y monitores de ordenador del siglo XX es un tipo muy simple de acelerador de partículas . Las versiones más potentes incluyen sincrotrones y ciclotrones utilizados en la investigación nuclear. Un arma de haz de partículas es una versión armada de esta tecnología. Acelera partículas cargadas (en la mayoría de los casos electrones , positrones , protones o átomos ionizados , pero versiones muy avanzadas pueden acelerar otras partículas como núcleos de mercurio ) a una velocidad cercana a la de la luz y luego las dirige hacia un objetivo. La energía cinética de las partículas se transmite a la materia del objetivo, lo que induce un sobrecalentamiento casi instantáneo y catastrófico en la superficie y, cuando penetra más profundamente, efectos de ionización que pueden destruir los componentes electrónicos. Sin embargo, muchos aceleradores utilizados para la física nuclear de alta energía son bastante grandes (a veces del orden de kilómetros de longitud, como el LHC ), con requisitos de construcción, operación y mantenimiento muy limitados. Si se va a desplegar un acelerador en el espacio, tiene que ser ligero y robusto.
Los haces de partículas cargadas divergen naturalmente debido a la repulsión mutua y son desviados por el campo magnético de la Tierra. Los haces de partículas neutras (NPB) pueden permanecer mejor enfocados y no están sujetos a desviaciones por el campo magnético de la Tierra. Los haces de partículas neutras se ionizan, se aceleran mientras están ionizados y luego se neutralizan antes de salir del dispositivo. Los haces neutros también reducen la carga de la nave espacial.
Los aceleradores de partículas de ciclotrón , los aceleradores de partículas lineales y los aceleradores de partículas de sincrotrón pueden acelerar iones de hidrógeno con carga negativa hasta que su velocidad se aproxima a la de la luz . Cada ion tiene un rango de energía cinética de 100-1000+ MeV . Los iones de hidrógeno negativos de alta energía resultantes se pueden neutralizar eléctricamente eliminando un electrón por ion en una celda neutralizadora. [1] Esto crea un haz eléctricamente neutro de átomos de hidrógeno de alta energía, que puede avanzar en línea recta a una velocidad cercana a la de la luz para alcanzar el objetivo.
El haz emitido puede contener más de 1 gigajulio de energía cinética . Se pensaba que la velocidad de un haz que se acerca a la de la luz en combinación con la energía depositada en el objetivo anulaba cualquier defensa realista. En 1984 se pensaba que el endurecimiento del objetivo mediante blindaje o selección de materiales era poco práctico o ineficaz, [2] especialmente si el haz podía mantener la potencia total y un enfoque preciso en el objetivo. [3] Los haces de partículas neutras con una potencia de haz mucho menor también podrían usarse para detectar armas nucleares en el espacio de manera no destructiva. [4]
La Iniciativa de Defensa Estratégica de los Estados Unidos desarrolló un sistema de haz de partículas neutras para ser utilizado como arma o detector de armas nucleares en el espacio exterior. [5] La tecnología del acelerador de haz neutro se desarrolló en el Laboratorio Nacional de Los Álamos . Un prototipo de acelerador lineal NPB se lanzó a bordo de un Aries (cohete) suborbital en julio de 1989 como parte del proyecto Beam Experiments Aboard Rocket (BEAR). [6] Alcanzó una altitud máxima de más de 200 km y funcionó con éxito de forma autónoma en el espacio antes de regresar intacto a la Tierra. En 2006, el acelerador BEAR fue transferido de Los Álamos al Museo del Aire y el Espacio Smithsonian en Washington, DC. [7]