Kiihdytinsisäänhiukkasia on kone, joka kykenee kiihdyttämään varattuja protoneja, elektroneja tai atomeja, rajoittamaan ne kapeisiin säteisiin, nopeuksilla lähellä valonnopeus, soveltamalla voimakasta sähkökentät ja magneettinen. Hiukkaskiihdyttimiä käytetään tieteelliseen tutkimukseen ja myös synkrotronisäteilyn tuottamiseen.
Katsomyös: Ionisoiva säteily - mikä se on, mitkä ovat riskit, smitä?ja se sopii
Kuinka hiukkaskiihdytin toimii?
Hiukkaskiihdyttimet käytä hiukkasten nopeuttamiseksi sähkökenttiä protoneina ja elektroneina suuren läpi mahdollinen eroavaisuus. Näiden hiukkasten liikerataa ohjaa voimakas ulkoinen magneettikenttä, joka on vastuussa hiukkassäteen kohdentamisesta, mikä tekee siitä yhä kapeamman.
THE kineettinen energia kiihdyttimissä liikkuvien hiukkasten mitataan epätavanomaisessa yksikössä, elektronijännite (eV). Tämä yksikkö vastaa kuinka paljon energiaa varastoidaan elektroniin, kun se altistetaan a: lle sähköinen potentiaali 1 V. Elektronivoltti on noin 1,6.10-19 J, ja nykyaikaisissa hiukkaskiihdyttimissä se on mahdollista saavuttaa törmäyksethiukkasten välillä joiden energia on lähellä 7 TeV (7.1012 eV). Tällaisen suuren energiamäärän saavuttamiseksi protonit ja elektronit kiihtyvät yli 99% valon nopeudesta.
Yksinkertaisimmat hiukkaskiihdyttimet ovat van der graaf -generaattori se on katodisädeputki (käytetään CRT-televisioissa, tunnetaan myös nimellä putketelevisioina), molemmat kiihdyttimet lineaarinen ja sähköstaattiset. Lineaarinen miksi sähkövaraus saada nopeutta suoraa polkua pitkin, ja elektrostaatiota toimimalla kentätsähköinenvakiot, eli ne eivät vaihdella ajan myötä.
Moderneissa hiukkaskiihdyttimissä on lineaariset ja pyöreät kiihdyttimet. Esimerkki nykyaikaisista kiihdyttimistä on LHC (Suuri hadronin törmäyslaite). LHC: ssä protonit ruiskutetaan lineaariseen kiihdyttimeen, sitten tämä protonisuihku ohjataan renkaiden sarjaan. Näissä renkaissa magneettikentät kollimoivat yhä enemmän protonisuihkua ja dynaamiset sähkökentät kiihdyttävät niitä.
Älä lopeta nyt... Mainonnan jälkeen on enemmän;)
Mille hiukkaskiihdytin on tarkoitettu?
Hiukkaskiihdyttimillä on monia käyttötarkoituksia, joista yleisin on etsittävä "visualisoi" äärimmäisen energisiä alihiukkasia, kuin kvarkit ja higgs-bosonit. Näitä hiukkasia voidaan havaita vain hyvin lyhyinä hetkinä, kun kaksi atomia, jotka liikkuvat hyvin lähellä valon nopeutta, törmäävät vastakkain.
Hiukkaskiihdyttimet toimivat myös synkrotronisäteilyn tuottamiseksi.. Synkronisäteily on nimi elektromagneettiset aallot päästää hiukkaskiihdyttimen pyöreässä renkaassa liikkuvat hiukkaset. Säteilyä tuottavat kiihtyneet hiukkaset, siis jotkut hiukkaskiihdyttimet voi tuottaa erilaisia "valolinjoja" - röntgensäteet, gammasäteet ja haluamasi taajuudet. Näitä säteilyjä käytetään monipuolisimpiin tarkoituksiin: materiaalien rakenneanalyysi, onkologiset hoidot, kuvakokeet jne.
Katsomyös: Tutustu alihiukkasiin, joista syntyy protoneja ja neutroneja
Missä hiukkaskiihdyttimet ovat?
Suurin osa hiukkaskiihdyttimistä löytyy yliopistoista ja tutkimuskeskuksista ympäri maailmaa. Tällä hetkellä niitä on noin 30 tuhatta hiukkaskiihdyttimet toiminnassa.
Hiukkaskiihdyttimet Brasiliassa
Brasiliassa on suuria hiukkaskiihdyttimiä Kansallinen Synchroton-valolaboratorio (LNLS), joukossa erottuu Sirius, yksi Brasilian ja maailman moderneimmista 4. sukupolven synkronivalonlähteistä. Uutta hiukkaskiihdytintä ollaan toteuttamassa ja se palvelee useita tarkoituksia, kuten akateemista tutkimusta, joka liittyy energiaan, ympäristöön, puolustukseen, teollisuuteen, terveyteen jne.
Sirius - kiihdytin pystyy tuottamaan miljardeja kertoja voimakkaampia valolinjoja kuin UVX, avattiin vuonna 1997 ja suljettiin vuonna 2019. Tällä tavalla voidaan tehdä uusia tutkimuksia, vauhdittaa kansallisen tieteen kehitystä.
Kirjailija: Rafael Hellerbrock
Fysiikan opettaja
Haluatko viitata tähän tekstiin koulussa tai akateemisessa työssä? Katso:
HELERBROCK, Rafael. "Mikä on hiukkaskiihdytin?"; Brasilian koulu. Saatavilla: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-acelerador-particulas.htm. Pääsy 27. kesäkuuta 2021.
Fysiikka
Tiedätkö mikä on sähkökenttä? Sähkökenttä on vektori, ts. Sillä on jokaisessa avaruuspisteessä oma moduuli, suunta ja suunta. Sähkökenttä on vastuussa vetovoimien ja työntövoimien syntymisestä sähkövarausten välillä. Sen yksiköt ovat volttia metriä kohden tai Newtonia per coulomb.
Fysiikka
Tiedätkö mikä valon nopeus on? Tyhjössä valo voi liikkua nopeudella 299 792 458 metriä sekunnissa. Tähän päivään mennessä mikään ei tiedä pystyvän liikkumaan häntä nopeammin. Valon nopeus ei riipu sen lähteestä eikä tarkkailijoista, vaan yksinomaan väliaineesta, jossa se leviää.
