Un arma de haz de partículas utiliza un haz de partículas atómicas o subatómicas de alta energía 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 , que dirige la energía en una dirección particular y enfocada utilizando partículas con una masa minúscula. Algunas armas de haces de partículas tienen posibles aplicaciones prácticas, por ejemplo como sistema de defensa antimisiles balísticos . Se les ha conocido con innumerables nombres: cañones aceleradores de partículas, cañones de iones , haces de protones , rayos, cañones de rayos , etc.
El concepto de armas de rayos de partículas proviene de experimentos y principios científicos sólidos. Un proceso consiste simplemente en sobrecalentar un objetivo hasta que ya no esté operativo. Sin embargo, después de décadas de investigación y desarrollo , las armas de rayos de partículas aún se encuentran en la etapa de investigación y aún está por verse si se desplegarán como armas militares prácticas y de alto rendimiento, o cuándo.
Los aceleradores de partículas son una tecnología bien desarrollada que se utiliza en la investigación científica. Utilizan campos electromagnéticos para acelerar y dirigir partículas cargadas a lo largo de un camino predeterminado, y "lentes" electrostáticas para enfocar estas corrientes en caso de colisiones. 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 ) hasta la 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 en el objetivo, lo que induce un sobrecalentamiento casi instantáneo y catastrófico en la superficie y, al penetrar más profundamente, efectos de ionización que pueden destruir la electrónica. Sin embargo, los aceleradores de alta potencia son extremadamente masivos (a veces del orden de kilómetros de longitud, como el LHC ), con requisitos de construcción, operación y mantenimiento muy estrictos y, por lo tanto, no pueden convertirse en armas utilizando las tecnologías actuales.
Los haces de partículas cargadas divergen naturalmente debido a la repulsión mutua y son desviados por el campo magnético terrestre. Los rayos neutros pueden permanecer mejor enfocados y no están sujetos a desviaciones por el campo magnético terrestre. Los haces de partículas neutras se ionizan, se aceleran mientras están ionizados y luego se neutralizan antes de salir del dispositivo. Los rayos neutros también reducen la carga de las naves espaciales.
Los aceleradores de partículas ciclotrón , los aceleradores lineales de partículas y los aceleradores de partículas sincrotrón pueden acelerar iones de hidrógeno cargados negativamente ( protones ) hasta que su velocidad se aproxima a la velocidad 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 rayo cercana a la de la luz (299.792.458 m/s en el vacío) en combinación con la energía creada por el arma anulaba cualquier defensa realista. En 1984 se pensaba que endurecer el objetivo mediante blindaje o selección de materiales era poco práctico o ineficaz, [2] especialmente si el haz podía mantener toda la potencia 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 de forma no destructiva armas nucleares en el espacio. [4]
La Iniciativa de Defensa Estratégica de Estados Unidos desarrolló un haz de partículas neutras para utilizarlo como arma o detector de armas nucleares en el espacio exterior. [5] La tecnología de acelerador de haz neutro se desarrolló en el Laboratorio Nacional de Los Álamos . En julio de 1989 se lanzó un prototipo de acelerador lineal NPB a bordo de un cohete de sondeo suborbital como parte del proyecto Beam Experiments Aboard Rocket (BEAR). [6] Alcanzó una altitud máxima de más de 200 km y operó con éxito en el espacio durante 4 minutos antes de regresar intacto a la Tierra. En 2006, el acelerador BEAR fue trasladado desde Los Álamos al Museo Smithsonian del Aire y el Espacio en Washington, DC. [7]