מהו מאיץ חלקיקים?

מֵאִיץבחלקיקים היא מכונה המסוגלת להאיץ פרוטונים טעונים, אלקטרונים או אטומים, המגבילים אותם בקורות צרות, במהירות שקרובה מהירות האור, באמצעות יישום של אינטנסיבי שדות חשמליים ומגנטית. מאיצי חלקיקים משמשים למחקר מדעי וגם לייצור קרינת סינכרוטרון.

תראהגַם: קרינה מייננת - מהי, מה הסיכונים, עמ 'המה?ו זה מתאים

כיצד פועל מאיץ חלקיקים?

מאיצי חלקיקים השתמש בשדות חשמליים כדי להאיץ חלקיקים כפרוטונים ואלקטרונים דרך גדול הבדל פוטנציאלי. מסלול החלקיקים הללו נשלט על ידי שדה מגנטי חיצוני עז, האחראי על מיקוד קרן החלקיקים, והופך אותה לצרה יותר ויותר.

ה אנרגיה קינטית של חלקיקים הנעים בתוך המאיצים נמדד ביחידה לא שגרתית, וולט אלקטרונים (eV). יחידה זו שווה ערך לכמות האנרגיה המאוחסנת באלקטרון כאשר היא נתונה ל- a פוטנציאל חשמלי מתוך 1 V. וולט אלקטרונים שווה בערך 1,6.10^-19 J, ובמאיצי חלקיקים מודרניים אפשר להשיג התנגשויותבין חלקיקים שהאנרגיה שלהם קרובה ל 7 TeV (7.10¹² eV). על מנת שכמות אנרגיה כה גדולה תגיע, מואצים פרוטונים ואלקטרונים ליותר מ 99% ממהירות האור.

בתמונה, אחד הניסויים שבוצעו במאיץ החלקיקים הגדול בעולם, ה- LHC.

מאיצי החלקיקים הפשוטים ביותר הם מחולל ואן דר גראף זה ה צינור קרן קתודה (משמש בטלוויזיות CRT, המכונות גם טלוויזיות צינור), שניהם מאיצים לינארי ו אלקטרוסטטיקה. ליניארי למה לעשות מטענים חשמליים לצבור מהירות בשביל ישר, ואלקטרוסטטיקה על ידי פעולה עם שדותחשמליקבועים, כלומר הם אינם משתנים לאורך זמן.

מאיצי החלקיקים המודרניים כוללים מאיצים לינאריים ומעגליים. דוגמה למאיצים מודרניים היא LHC (Collider חדרון גדול). ב- LHC מוזרקים פרוטונים למאיץ לינארי ואז קרן פרוטונים זו מכוונת לרצף טבעות. בטבעות אלה קרן הפרוטון מצטמצמת יותר ויותר על ידי שדות מגנטיים ומואצת על ידי שדות חשמליים דינמיים.

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)

לשם מה מאיץ חלקיקים?

למאיצי חלקיקים שימושים רבים, והשכיח שבהם הוא זה שמחפש "לדמיין" תת חלקיקים אנרגטיים במיוחד, כמו קווארקים וה בוזונים של היגס. ניתן לראות חלקיקים אלה רק ברגעים קצרים מאוד, כאשר שני אטומים נעים במהירות קרובה מאוד למהירות האור מתנגשים חזיתית.

חלק ממאיצי החלקיקים חוקרים התנגשויות אנרגטיות ביותר בין חלקיקים.

מאיצי חלקיקים משמשים גם לייצור קרינת סינכרוטרון.. קרינת סינכרוטון היא השם שניתן גלים אלקטרומגנטיים נפלט על ידי חלקיקים הנעים בטבעת המעגלית של מאיץ חלקיקים. קרינה נפלטת על ידי חלקיקים מואצים, ולכן כמה מאיצי חלקיקים יכול לייצר "קווי אור" שונים - צילומי רנטגן, קרני גמא וכל התדרים הרצויים. הקרנות אלו משמשות למטרות המגוונות ביותר: ניתוח מבני של חומרים, טיפולים אונקולוגיים, בחינות תמונה וכו '.

תראהגַם: גלה את חלקיקי המשנה שמולידים פרוטונים ונויטרונים

איפה מאיצי החלקיקים?

מרבית מאיצי החלקיקים נמצאים באוניברסיטאות ובמרכזי מחקר ברחבי העולם. נכון לעכשיו יש בערך 30 אלף מאיצי חלקיקים בפעולה.

מאיצי חלקיקים בברזיל

בברזיל יש מאיצי חלקיקים גדולים ב המעבדה הלאומית לסינכרוטון (LNLS), ביניהם בולטת אַברֵק, אחד ממקורות האור הסינכרוטונים המודרניים מהדור הרביעי בברזיל ובעולם. מאיץ החלקיקים החדש מיושם וישרת מספר מטרות, כגון מחקר אקדמי הקשור לאנרגיה, סביבה, ביטחון, תעשייה, בריאות וכו '.

המאיץ של סיריוס יוכל לייצר קווים של אור אינטנסיביים פי מיליארדים מאלו שמייצרת UVX, נפתח בשנת 1997 ונסגר בשנת 2019. בדרך זו ניתן לבצע מחקרים חדשים, לחיזוק התפתחות המדע הלאומי.

מאת רפאל הלרברוק
מורה לפיזיקה

האם תרצה להתייחס לטקסט זה בבית ספר או בעבודה אקדמית? תראה:

הלרברוק, רפאל. "מה זה מאיץ חלקיקים?"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-acelerador-particulas.htm. גישה אליו ב -27 ביוני 2021.