რა არის ნაწილაკების ამაჩქარებელი?

ამაჩქარებელიწელსნაწილაკები არის მანქანა, რომელსაც შეუძლია დააჩქაროს დამუხტული პროტონები, ელექტრონები ან ატომები, შეზღუდოს ისინი ვიწრო სხივებში, სინათლის სიჩქარეინტენსიური გამოყენების გზით ელექტრული ველები და მაგნიტური. ნაწილაკების ამაჩქარებლები გამოიყენება სამეცნიერო კვლევებისთვის და სინქროტრონული გამოსხივების წარმოებისთვის.

შეხედეასევე: მაიონებელი გამოსხივება - რა არის ეს, რა რისკები არსებობს, გვრა?და ეს ჯდება

როგორ მუშაობს ნაწილაკების ამაჩქარებელი?

ნაწილაკების ამაჩქარებლები გამოიყენეთ ელექტრული ველები ნაწილაკების დასაჩქარებლად როგორც პროტონები და ელექტრონები დიდიდან პოტენციური განსხვავება. ამ ნაწილაკების ტრაექტორიას აკონტროლებს ინტენსიური გარე მაგნიტური ველი, რომელიც პასუხისმგებელია ნაწილაკების სხივის ფოკუსირებაზე, რაც მას სულ უფრო ვიწროდ აქცევს.

კინეტიკური ენერგია ამაჩქარებლებში მოძრავი ნაწილაკები იზომება არატრადიციულ ერთეულში, ელექტრონული ვოლტი (eV) ეს ერთეული ექვივალენტურია, თუ რამდენი ენერგია ინახება ელექტრონში, როდესაც ექვემდებარება a ელექტრო პოტენციალი 1 ვ. ელექტრონის ვოლტი უდრის დაახლოებით

1,6.10^-19 J, და თანამედროვე ნაწილაკების ამაჩქარებლებში შესაძლებელია მიღწევა შეჯახებებინაწილაკებს შორის რომლის ენერგია ახლოსაა 7 TeV (7.10¹² ევ) იმისათვის, რომ ამხელა ენერგია იყოს მიღწეული, პროტონები და ელექტრონები დაჩქარებულია უფრო მეტი ვიდრე სინათლის სიჩქარის 99%.

სურათზე მოცემულია ერთ – ერთი ექსპერიმენტი, რომელიც ჩატარდა მსოფლიოში ყველაზე მეტ ნაწილაკების ამაჩქარებელზე - LHC.

ნაწილაკების უმარტივესი ამაჩქარებლები არიან ვან დერ გრაფის გენერატორი ეს არის კათოდური სხივი (გამოიყენება CRT ტელევიზიებზე, ასევე ცნობილი როგორც მილის ტელევიზორები), ორივე ამაჩქარებელი ხაზოვანი და ელექტროსტატიკა. ხაზოვანი რატომ ელექტრო მუხტები მოიპოვეთ სიჩქარე სწორი გზის გასწვრივ და ელექტროსტატიკური საშუალებები მუშაობით ველებიელექტრომუდმივები, ანუ დროთა განმავლობაში ისინი არ განსხვავდებიან.

თანამედროვე ნაწილაკების ამაჩქარებლები გამოირჩევიან წრფივი და წრიული ამაჩქარებლებით. თანამედროვე ამაჩქარებლების მაგალითია LHC (დიდი ადრონული კოლაიდერი). LHC– ში პროტონები შეჰყავთ წრფივ ამაჩქარებელში, შემდეგ პროტონის ეს სხივი მიმართულია რგოლების თანმიმდევრობისკენ. ამ რგოლებში პროტონის სხივი სულ უფრო ძლიერდება მაგნიტური ველებით და აჩქარდება დინამიური ელექტრული ველებით.

ნუ გაჩერდები ახლა... რეკლამის შემდეგ მეტია;)

რისთვის არის ნაწილაკების ამაჩქარებელი?

ნაწილაკების ამაჩქარებლებს მრავალი გამოყენება აქვთ, მათ შორის ყველაზე გავრცელებულია ის, ვინც ეძებს ”ვიზუალიზაცია” უკიდურესად ენერგიული ქვენაწილაკები, მსგავსად კვარკები და ჰიგსის ბოზონები. ამ ნაწილაკების დაკვირვება შესაძლებელია მხოლოდ ძალიან მოკლე მომენტებში, როდესაც ორი ატომი მოძრაობს სიჩქარით ძალიან ახლოს სინათლის სიჩქარესთან პირდაპირ ეჯახება ერთმანეთს.

ნაწილაკების ზოგიერთი ამაჩქარებელი იკვლევს ნაწილაკებს შორის ძალზე ენერგიულ შეჯახებას.

ნაწილაკების ამაჩქარებლები ასევე ემსახურება სინქროტრონული გამოსხივების წარმოებას.. სინქროტონის გამოსხივება არის სახელი ელექტრომაგნიტური ტალღები გამოიყოფა ნაწილაკების ამაჩქარებლის წრიულ რგოლში მოძრავი ნაწილაკებით. რადიაციას ასხივებს დაჩქარებული ნაწილაკები, შესაბამისად ნაწილაკების ზოგიერთი ამაჩქარებელი შეუძლია შექმნას სხვადასხვა "სინათლის ხაზები" - რენტგენი, გამა სხივები და ნებისმიერი სასურველი სიხშირე. ეს გამოსხივება გამოიყენება ყველაზე მრავალფეროვანი მიზნებისათვის: მასალების სტრუქტურული ანალიზი, ონკოლოგიური მკურნალობა, გამოსახულების გამოკვლევები და ა.შ.

შეხედეასევე: აღმოაჩინეთ ქვენაწილაკები, რომლებიც წარმოქმნიან პროტონებსა და ნეიტრონებს

სად არის ნაწილაკების ამაჩქარებლები?

ნაწილაკების ამაჩქარებლის უმეტესობა გვხვდება მსოფლიოს უნივერსიტეტებსა და კვლევით ცენტრებში. ამჟამად დაახლოებით 30 ათასი მოქმედებს ნაწილაკების ამაჩქარებლები.

ნაწილაკების ამაჩქარებლები ბრაზილიაში

ბრაზილიაში დიდი ნაწილაკების ამაჩქარებლებია ეროვნული სინქროტონის მსუბუქი ლაბორატორია (LNLS), მათ შორის გამოირჩევა სირიუსი, მე -4 თაობის სინქროტონის ერთ-ერთი ყველაზე თანამედროვე სინათლის წყარო ბრაზილიასა და მსოფლიოში. ახალი ნაწილაკების ამაჩქარებელი ხორციელდება და ის რამდენიმე მიზანს ემსახურება, როგორიცაა ენერგიის, გარემოს დაცვის, თავდაცვის, მრეწველობის, ჯანდაცვის და ა.შ.

Sirius ამაჩქარებელს შეეძლება მსუბუქი ხაზების წარმოება მილიარდჯერ უფრო ინტენსიურად, ვიდრე მათ მიერ წარმოებული UVX, გაიხსნა 1997 წელს და დაიხურა 2019 წელს. ამ გზით შეიძლება ჩატარდეს ახალი კვლევები, ეროვნული მეცნიერების განვითარების ხელშეწყობა.

რაფაელ ჰელერბროკის მიერ
ფიზიკის მასწავლებელი

გსურთ მიუთითოთ ეს ტექსტი სასკოლო ან აკადემიურ ნაშრომში? შეხედე:

ჰელერბროკი, რაფაელ. "რა არის ნაწილაკების ამაჩქარებელი?"; ბრაზილიის სკოლა. Ხელმისაწვდომია: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-acelerador-particulas.htm. წვდომა 2021 წლის 27 ივნისს.