Urýchľovačvčastice je stroj schopný akcelerovať nabité protóny, elektróny alebo atómy a obmedzovať ich v úzkych lúčoch rýchlosťou blízkou rýchlosť svetla, prostredníctvom aplikácie intenzívnych elektrické polia a magnetické. Urýchľovače častíc sa používajú na vedecký výskum a tiež na výrobu synchrotrónového žiarenia.
Pozritiež: Ionizujúce žiarenie - čo to je, aké sú riziká, sThečo?a sedí to
Ako funguje urýchľovač častíc?
Urýchľovače častíc na urýchlenie častíc používajú elektrické polia ako protóny a elektróny cez veľkú potenciálny rozdiel. Dráhu týchto častíc riadi intenzívne vonkajšie magnetické pole, ktoré je zodpovedné za zaostrenie lúča častíc, čím sa stáva čoraz užším.
THE Kinetická energia častíc pohybujúcich sa v urýchľovačoch sa meria v netradičnej jednotke, elektrónový volt (eV). Táto jednotka zodpovedá množstvu energie uloženej v elektróne, keď je vystavené a elektrický potenciál 1 V. Elektrónový volt sa rovná asi 1,6.10-19 J, a v moderných urýchľovačoch častíc je možné dosiahnuť kolíziemedzi časticami ktorého energia sa blíži k 7 TeV (7.1012 eV). Aby bolo možné dosiahnuť také veľké množstvo energie, protóny a elektróny sa urýchľujú na viac ako 99% rýchlosti svetla.
Najjednoduchšie urýchľovače častíc sú generátor van der Graaf to je katódová trubica (používajú sa na televízoroch CRT, tiež známych ako elektrónkové televízory), oba urýchľovače lineárny a elektrostatika. Lineárne prečo elektrické náboje získať rýchlosť po priamej ceste a elektrostatiku prevádzkou s poliaelektrickýkonštanty, to znamená, že sa časom nemenia.
Moderné urýchľovače častíc majú lineárne a kruhové urýchľovače. Príkladom moderných urýchľovačov je LHC (Veľký hadrónový urýchľovač). Na LHC sú protóny vstrekované do lineárneho urýchľovača, potom je tento lúč protónov nasmerovaný na postupnosť prstencov. V týchto prstencoch je protónový lúč čoraz viac kolimovaný magnetickými poľami a urýchľovaný dynamickými elektrickými poľami.
Teraz neprestávajte... Po reklame je toho viac;)
Na čo slúži urýchľovač častíc?
Urýchľovače častíc majú veľa využití, z ktorých najbežnejšie je hľadanie „vizualizovať“ mimoriadne energetické častice, ako kvarky a Higgsove bozóny. Tieto častice možno pozorovať iba vo veľmi krátkych okamihoch, keď sa dva atómy pohybujúce sa rýchlosťou veľmi blízkou rýchlosti svetla zrazia čelne.
Urýchľovače častíc tiež slúžia na produkciu synchrotrónového žiarenia.. Názov je pomenovaný synchrotonové žiarenie elektromagnetické vlny emitované časticami pohybujúcimi sa v kruhovom prstenci urýchľovača častíc. Žiarenie emitujú urýchlené častice, teda niektoré urýchľovače častíc môže produkovať rôzne „svetelné línie“ - röntgenové lúče, gama lúče a akékoľvek požadované frekvencie. Tieto žiarenia sa používajú na najrôznejšie účely: štrukturálna analýza materiálov, onkologické ošetrenie, obrazové vyšetrenia atď.
Pozritiež: Objavte podčastice, z ktorých vznikajú protóny a neutróny
Kde sú urýchľovače častíc?
Väčšina urýchľovačov častíc sa nachádza na univerzitách a vo výskumných centrách po celom svete. V súčasnej dobe existuje asi 30 tis urýchľovače častíc v prevádzke.
Urýchľovače častíc v Brazílii
Brazília má v USA veľké urýchľovače častíc Národné laboratórium synchrotónového svetla (LNLS), medzi nimi vyniká Sirius, jeden z najmodernejších synchrotónových svetelných zdrojov 4. generácie v Brazílii a na svete. Nový urýchľovač častíc sa implementuje a bude slúžiť na rôzne účely, napríklad na akademický výskum v oblasti energetiky, životného prostredia, obrany, priemyslu, zdravia atď.
Urýchľovač Sirius bude schopný produkovať línie svetla miliardkrát intenzívnejšie ako tie, ktoré produkuje UVX, otvorené v roku 1997 a zatvorené v roku 2019. Týmto spôsobom je možné uskutočniť nový výskum, podpora rozvoja národnej vedy.
Autor: Rafael Hellerbrock
Učiteľ fyziky
Prajete si odkaz na tento text v školskej alebo akademickej práci? Pozri:
HELERBROCK, Rafael. „Čo je to urýchľovač častíc?“; Brazílska škola. Dostupné v: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-acelerador-particulas.htm. Sprístupnené 27. júna 2021.
Fyzika
Viete, čo je to elektrické pole? Elektrické pole je vektor, to znamená, že v každom bode vesmíru má konkrétny modul, smer a smer. Elektrické pole je zodpovedné za vznik príťažlivých a odporových síl medzi elektrickými nábojmi. Jeho jednotkami sú volty na meter alebo newtony na coulomb.
Fyzika
Viete, aká je rýchlosť svetla? Vo vákuu môže svetlo cestovať rýchlosťou 299 792 458 metrov za sekundu. Dodnes nie je známe nič, čo by sa dokázalo pohybovať rýchlejšie ako ona. Rýchlosť svetla nezávisí od jeho zdroja vyžarovania, ani od jeho pozorovateľov, ale výlučne od média, v ktorom sa šíri.