BeschleunigerimPartikel ist eine Maschine, die geladene Protonen, Elektronen oder Atome beschleunigen und in schmale Strahlen einschließen kann, mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit, durch die Anwendung von intensiven elektrische Felder und magnetisch. Teilchenbeschleuniger werden für die wissenschaftliche Forschung und auch zur Erzeugung von Synchrotronstrahlung verwendet.
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Wie funktioniert ein Teilchenbeschleuniger?
Teilchenbeschleuniger Verwenden Sie elektrische Felder, um Partikel zu beschleunigen als Protonen und Elektronen durch eine große Potenzieller unterschied. Die Flugbahn dieser Partikel wird durch ein starkes externes Magnetfeld gesteuert, das für die Fokussierung des Partikelstrahls verantwortlich ist und ihn immer enger macht.
DAS kinetische Energie der Partikel, die sich innerhalb der Beschleuniger bewegen, wird in einer unkonventionellen Einheit gemessen, der Elektronenvolt (eV). Diese Einheit ist äquivalent dazu, wie viel Energie in einem Elektron gespeichert ist, wenn es einem a. ausgesetzt wird elektrisches Potenzial von 1V. Ein Elektronenvolt entspricht etwa 1,6.10-19 J, und in modernen Teilchenbeschleunigern ist es möglich, Kollisionenzwischen Partikeln deren Energie nahe 7 TeV (7.1012 eV). Um eine so große Energiemenge zu erreichen, werden Protonen und Elektronen auf mehr als beschleunigt 99% der Lichtgeschwindigkeit.
Die einfachsten Teilchenbeschleuniger sind die Van-der-Graaf-Generator es ist das Kathodenstrahlröhre (verwendet bei Röhrenfernsehern, auch Röhrenfernseher genannt), beide Beschleuniger linear und Elektrostatik. Linear warum? elektrische Ladungen Geschwindigkeit auf geradem Weg gewinnen und Elektrostatik durch Betrieb mit FelderelektrischKonstanten, das heißt, sie ändern sich nicht im Laufe der Zeit.
Moderne Teilchenbeschleuniger verfügen über Linear- und Kreisbeschleuniger. Ein Beispiel für moderne Beschleuniger ist der LHC (Large Hadron Collider). Am LHC werden Protonen in einen Linearbeschleuniger injiziert, dann wird dieser Protonenstrahl auf eine Reihe von Ringen gelenkt. In diesen Ringen wird der Protonenstrahl zunehmend durch magnetische Felder kollimiert und durch dynamische elektrische Felder beschleunigt.
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Wozu dient ein Teilchenbeschleuniger?
Teilchenbeschleuniger haben viele Verwendungszwecke, von denen die häufigste diejenige ist, die "visualisieren" extrem energetische Unterteilchen, wie Quarks und der Higgs-Bosonen. Diese Teilchen können nur für sehr kurze Momente beobachtet werden, wenn zwei Atome, die sich mit einer Geschwindigkeit von sehr nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen, frontal aufeinanderprallen.
Teilchenbeschleuniger dienen auch zur Erzeugung von Synchrotronstrahlung.. Synchrotonstrahlung ist die Bezeichnung für Elektromagnetische Wellen emittiert von Teilchen, die sich im Kreisring eines Teilchenbeschleunigers bewegen. Strahlung wird von beschleunigten Teilchen emittiert, daher einige Teilchenbeschleuniger kann verschiedene "Lichtlinien" erzeugen — Röntgenstrahlen, Gammastrahlen und beliebige Frequenzen. Diese Strahlungen werden für die unterschiedlichsten Zwecke verwendet: Strukturanalyse von Materialien, onkologische Behandlungen, Bilduntersuchungen usw.
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Wo sind die Teilchenbeschleuniger?
Die meisten Teilchenbeschleuniger befinden sich in Universitäten und Forschungszentren auf der ganzen Welt. Aktuell sind es ca 30 Tausend Teilchenbeschleuniger in Betrieb.
Teilchenbeschleuniger in Brasilien
Brasilien hat große Teilchenbeschleuniger in der Nationales Synchroton Light Laboratory (LNLS), darunter sticht die Sirius, eine der modernsten Synchroton-Lichtquellen der 4. Generation in Brasilien und weltweit. Der neue Teilchenbeschleuniger wird derzeit realisiert und dient mehreren Zwecken, wie der akademischen Forschung in den Bereichen Energie, Umwelt, Verteidigung, Industrie, Gesundheit usw.
Der Sirius-Beschleuniger wird in der Lage sein, milliardenfach intensivere Lichtlinien zu erzeugen als die von der UVX, 1997 eröffnet und 2019 geschlossen. Auf diese Weise können neue Forschungen durchgeführt werden, Förderung der Entwicklung der Nationalwissenschaft.
Von Rafael Hellerbrock
Physik Lehrer
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HELERBROCK, Rafael. "Was ist ein Teilchenbeschleuniger?"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-acelerador-particulas.htm. Zugriff am 27. Juni 2021.
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