Kiirendiaastalosakesed on masin, mis on võimeline kiirendama laetud prootoneid, elektrone või aatomeid, piirates neid kitsastesse kiirtesse, kiirusega valguse kiirus, rakendades intensiivset elektriväljad ja magnetiline. Osakeste kiirendeid kasutatakse teaduslikeks uuringuteks ja ka sünkrotronkiirguse tootmiseks.
Vaataka: Ioniseeriv kiirgus - mis see on, millised on riskid, lkThemida?ja see sobib
Kuidas osakeste kiirendi töötab?
Osakeste kiirendid osakeste kiirendamiseks kasutage elektrivälju prootonite ja elektronidena läbi suure potentsiaalne erinevus. Nende osakeste trajektoori juhib intensiivne väline magnetväli, mis vastutab osakese kiire fokuseerimise eest, muutes selle järjest kitsamaks.
THE kineetiline energia kiirendites liikuvate osakeste osi mõõdetakse ebatraditsioonilises ühikus elektronvolt (eV). See ühik on samaväärne elektroniga salvestatud energiaga, kui see allub a-le elektriline potentsiaal 1 V. Elektronvolt võrdub umbes 1,6.10-19 J, ja tänapäevastes osakeste kiirendites on seda võimalik saavutada kokkupõrkedosakeste vahel mille energia on lähedal 7 TeV (7.1012 eV). Nii suure energiahulga saavutamiseks kiirendatakse prootoneid ja elektrone rohkem kui 99% valguse kiirusest.
Lihtsaimad osakeste kiirendid on van der graaf generaator see on katoodkiiretoru (kasutatakse CRT telerites, tuntud ka kui toru telerid), mõlemad kiirendid lineaarne ja elektrostaatika. Lineaarne, miks teha elektrilaengud saada kiirust sirgel teel ja elektrostaatikat töötades väljadelektrilinekonstandid, see tähendab, et need ei erine ajas.
Kaasaegsetel osakeste kiirenditel on lineaarne ja ringikujuline kiirendi. Näide kaasaegsetest kiirenditest on LHC (Suur hadroni põrkaja). LHC-s süstitakse prootoneid lineaarsesse kiirendisse, seejärel suunatakse see prootonikiir rõngaste järjestusse. Nendes ringides kollimeeritakse prootonkiire üha enam magnetväljadega ja kiirendatakse dünaamiliste elektriväljadega.
Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)
Milleks on osakeste kiirendi?
Osakekiirenditel on palju kasutusvõimalusi, millest kõige tavalisem on see, mida otsitakse "visualiseerida" ülimalt energilisi osakesi, nagu kvarke ja higgs bosonid. Neid osakesi võib täheldada vaid väga lühikestel hetkedel, kui kaks valguse kiirusele väga lähedasel kiirusel liikuvat aatomit põrkuvad vastamisi.
Osakeste kiirendid samuti sünkrotronkiirguse tootmiseks.. Sünkrotooni kiirgus on nimetus elektromagnetlained mida kiirgavad osakeste kiirendi ümmarguses ringis liikuvad osakesed. Kiirgust kiirgavad kiirendatud osakesed, seega mõned osakeste kiirendid suudab toota erinevaid "valgusjooni" - röntgenikiirgus, gammakiired ja soovitud sagedused. Neid kiirgusi kasutatakse kõige mitmekesisematel eesmärkidel: materjalide struktuurianalüüs, onkoloogilised protseduurid, pildieksamid jne.
Vaataka: Avastage alamosakesed, millest tekivad prootonid ja neutronid
Kus on osakeste kiirendid?
Enamik osakeste kiirendeid leidub kogu maailma ülikoolides ja uurimiskeskustes. Praegu on neid umbes 30 tuhat töötavad osakeste kiirendid.
Osakeste kiirendid Brasiilias
Brasiilias on suured osakeste kiirendid Riiklik sünkrotooni valguse labor (LNLS), nende hulgas paistab silma Sirius, üks moodsamaid 4. põlvkonna sünkrotoonvalgusallikaid Brasiilias ja kogu maailmas. Uut osakeste kiirendit rakendatakse ja sellel on mitu eesmärki, näiteks energia, keskkonna, kaitse, tööstuse, tervise jmt puudutavad akadeemilised uuringud.
Siriuse gaasipedaal suudab toota valgusjooni miljardeid kordi intensiivsemalt kui need, mida kiirgab UVX, mis avati 1997. aastal ja suleti 2019. aastal. Sel moel saab teha uusi uuringuid, riikliku teaduse arengu hoogustamine.
Autor Rafael Hellerbrock
Füüsikaõpetaja
Kas soovite sellele tekstile viidata koolis või akadeemilises töös? Vaata:
HELERBROCK, Rafael. "Mis on osakeste kiirendi?"; Brasiilia kool. Saadaval: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-acelerador-particulas.htm. Juurdepääs 27. juunil 2021.
Füüsika
Kas teate, mis on elektriväli? Elektriväli on vektor, see tähendab, et igas ruumipunktis on sellel kindel moodul, suund ja suund. Elektriväli vastutab elektrilaengute vaheliste tõmbejõudude ja tõukejõudude tekkimise eest. Selle ühikud on volti meetri kohta või njuutoneid kuloni kohta.
Füüsika
Kas teate, mis on valguse kiirus? Vaakumis võib valgus liikuda kiirusega 299 792 458 meetrit sekundis. Siiani pole teada midagi, mis suudaks temast kiiremini liikuda. Valguse kiirus ei sõltu selle kiirgavast allikast ega vaatlejatest, vaid ainult keskkonnast, milles see levib.
