Kaj je pospeševalnik delcev?

Pospeševalnikvdelcev je stroj, ki lahko pospeši naelektrene protone, elektrone ali atome in jih omeji v ozke žarke s hitrostjo blizu hitrost svetlobe, z uporabo intenzivnega električna polja in magnetno. Pospeševalniki delcev se uporabljajo za znanstvene raziskave in tudi za proizvodnjo sinhrotronskega sevanja.

Poglejtudi: Ionizirajoče sevanje - kaj je to, kakšna so tveganja, strThekaj?in ustreza

Kako deluje pospeševalnik delcev?

Pospeševalniki delcev uporabite električna polja za pospešitev delcev kot protoni in elektroni skozi veliko potencialna razlika. Poti teh delcev nadzoruje močno zunanje magnetno polje, ki je odgovorno za fokusiranje žarka delcev, zaradi česar je vedno bolj ozek.

THE kinetična energija delcev, ki se gibljejo znotraj pospeševalnikov, se meri v nekonvencionalni enoti, elektronski volt (eV). Ta enota je enaka količini energije, ki je shranjena v elektronu, če je izpostavljena a električni potencial od 1 V. Elektronski volt je enak približno 1,6.10^-19 J, in v sodobnih pospeševalnikih delcev je to mogoče doseči

trkimed delci katerega energija je blizu 7 TeV (7.10¹² eV). Da bi dosegli tako veliko količino energije, protone in elektrone pospešimo na več kot 99% svetlobne hitrosti.

Na sliki je eden od poskusov, izvedenih na največjem pospeševalniku delcev na svetu, LHC.

Najenostavnejši pospeševalniki delcev so van der graaf generator to je katodna cev (uporablja se na CRT televizorjih, znanih tudi kot cevni televizorji), oba pospeševalnika linearno in elektrostatika. Linearno, zakaj električni naboji pridobivanje hitrosti po ravni poti in elektrostatika z delovanjem z poljaelektričnikonstante, to pomeni, da se s časom ne spreminjajo.

Sodobni pospeševalniki delcev imajo linearne in krožne pospeševalnike. Primer sodobnih pospeševalnikov je LHC (Veliki hadronski trkalnik). Pri LHC se protoni vbrizgajo v linearni pospeševalnik, nato pa se ta snop protonov usmeri v zaporedje obročev. V teh obročih je protonski žarek vedno bolj kolimiran z magnetnimi polji in pospešen z dinamičnimi električnimi polji.

Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)

Čemu služi pospeševalnik delcev?

Pospeševalniki delcev imajo več načinov uporabe, najpogostejši pa je tisti, ki išče "vizualizirajo" izjemno energične delce, kot kvarki in higgsovi bozoni. Te delce lahko opazimo le v zelo kratkih trenutkih, ko dva atoma, ki se premikata s hitrostjo zelo blizu hitrosti svetlobe, čelno trčita.

Nekateri pospeševalniki delcev preučujejo močno energijska trčenja med delci.

Pospeševalniki delcev služijo tudi za proizvajanje sinhrotronskega sevanja.. Sinhrotonsko sevanje je ime, ki mu je bilo dano elektromagnetnih valov ki ga oddajajo delci, ki se gibljejo v krožnem obroču pospeševalnika delcev. Sevanje oddajajo pospešeni delci, torej nekateri pospeševalniki delcev lahko proizvaja različne "svetlobne črte" - rentgenski žarki, gama žarki in poljubne želene frekvence. Ta sevanja se uporabljajo za najrazličnejše namene: strukturna analiza materialov, onkološke obdelave, slikovni pregledi itd.

Poglejtudi: Odkrijte delce, ki povzročajo protone in nevtrone

Kje so pospeševalniki delcev?

Večino pospeševalnikov delcev najdemo na univerzah in v raziskovalnih središčih po vsem svetu. Trenutno jih je približno 30 tisoč delujoči pospeševalniki delcev.

Pospeševalniki delcev v Braziliji

Brazilija ima v kraju velike pospeševalnike delcev Nacionalni laboratorij za sinhrotonsko svetlobo (LNLS), med njimi izstopa Sirius, eden najsodobnejših sinhrotonskih svetlobnih virov 4. generacije v Braziliji in na svetu. Novi pospeševalnik delcev se izvaja in bo služil več namenom, kot so akademske raziskave, povezane z energijo, okoljem, obrambo, industrijo, zdravjem itd.

Siriusov pospeševalnik bo lahko ustvaril svetlobne linije milijardratno intenzivnejše od tistih, ki jih proizvaja UVX, odprta leta 1997 in zaprta leta 2019. Na ta način se lahko izvedejo nove raziskave, pospeševanje razvoja nacionalne znanosti.

Avtor Rafael Hellerbrock
Učitelj fizike

Bi se radi sklicevali na to besedilo v šolskem ali akademskem delu? Poglej:

HELERBROCK, Rafael. "Kaj je pospeševalnik delcev?"; Brazilska šola. Na voljo v: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-acelerador-particulas.htm. Dostop 27. junija 2021.