Akcelerator cząstek

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Akcelerator – urządzenie służące do przyspieszania cząstek elementarnych lub jonów do prędkości bliskich prędkości światła w próżni. Cząstki obdarzone ładunkiem elektrycznym są przyspieszane w polu elektrycznym. Do skupienia cząstek w wiązkę oraz do nadania im odpowiedniego kierunku używa się odpowiednio ukształtowanego, w niektórych konstrukcjach także zmieniającego się w czasie, pola magnetycznego lub elektrycznego.[1]

2MV liniowy akcelerator van der Graffa, konstrukcja z lat 1960

Obiekt bombardowany przez przyspieszone cząstki nazywany jest tarczą lub target (ang. 'cel').[1]

Najprostszymi urządzeniami do przyspieszania cząstek są działa elektronowe, które stosuje się w kineskopach, oraz generatorach promieniowania rentgenowskiego.

Zastosowanie[edytuj]

1MV akcelerator Cockcrofta - Waltona z 1937 r. stojący w National Science Museum w Londynie.

Akceleratory są podstawowym narzędziem badawczym fizyki jądrowej. Służą do rozpędzania cząstek elementarnych i zderzania ich ze sobą w celu przeprowadzania reakcji jądrowych. Umożliwia to poznawanie własności cząstek i przebiegu owych reakcji.[1]

W medycynie, akceleratory stosuje się w radioterapii, czyli do leczenia schorzeń (nowotworów) poprzez naświetlanie ich promieniowaniem jonizującym.

Jedne akceleratory mogą być także częściami innych akceleratorów, o większych energiach maksymalnych. Mają one wstępnie rozpędzać cząstki. Są to, tak zwane akceleratory wstrzykujące (inżektory).[1]

Używane są również do generowania obrazu w [kineskop]]ach telewizorów, monitorów i oscyloskopów.

W przemyśle akceleratory używane są w różnych technologiach radiacyjnych, m.in. sterylizacji , szczepienia (graftingu), sieciowania, wulkanizacji, konserwowania żywności, czy do modyfikowania półprzewodników.[1]

Podział[edytuj]

Akceleratory można klasyfikować ze względu na różne cechy[1]:

Widok z lotu ptaka na kołowy akcelerator w Fermilab.

Główny podział akceleratorów uwzględnia kształt toru i metodę przyspieszania[1]:

Działanie[edytuj]

Magnes synchrocyklotronu znajdującego się w ośrodku terapii protonami, w Orsay.

Cząstki przyspieszane są polem elektrycznym, pole magnetyczne stosuje się do nadania przyspieszanym cząstkom odpowiedniego toru lub skupienia ich.

Pole magnetyczne jest tworzone przy pomocy bloków elektromagnesów, które są rozmieszczone co jakiś czas na całej linii/obwodzie akceleratora.

Akceleratory nie są urządzeniami uniwersalnymi, np. akcelerator przyspieszający cząstki lekkie, nie będzie mógł zostać użyty do przyspieszania ciężkich jonów. Wynika to z różnicy mas cząstek i progu energii, przy której znaczną rolę zaczynają odgrywać efekty relatywistyczne.

Akceleratory mogą zostać wykorzystane do wytwarzania antymaterii.

Gdzie znaleźć[edytuj]

Akcelerator kaskadowy.

W Polsce na dzień 31 grudnia 2016 roku zarejestrowanych było 77 akceleratorów.[2]

Zobacz też[edytuj]

Przypisy

  1. a b c d e f g red. nacz. tomu Jan Zienkiewicz: red. nacz. Heliodor Chmielewski: Encyklopedia Techniki. T. Energia jądrowa. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 1970, s. 16, seria: Encyklopedia Techniki.
  2. Raport roczny prezesa Państwowej Agencji Atomisytki. Warszawa: Państwowa Agencja Atomistyki, 2016-04-04, s. 26.