Akcelerator čestica: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
nadopunio Akcelerator čestica |
nadopunio Akcelerator čestica |
||
Redak 3:
[[datoteka:Lineaer accelerator en.svg|300px|mini|desno|Skica Ising/Widerøe ideje stvaranja linearnog akceleratora, koji je koristio [[Izmjenična električna struja|izmjenično električno polje]] (1928.).]]
[[datoteka:Cyclotron patent.png|300px|mini|desno|Skica [[Ernest Orlando Lawrence|Lawrenceovog]] ciklotrona iz 1934. Ciklotron ubrzava čestice [[Izmjenična električna struja|izmjeničnim električnim poljem]] između dviju elektroda u obliku slova D, smještenih u [[vakuum]]skoj komori između polova velikoga i snažnoga [[magnet]]a.]]
[[datoteka:Orsay proton therapy dsc04443.jpg|300px|mini|desno|Dio nekadašnjeg sinkrociklotrona ([[Orsay]], [[Francuska]]).]]
[[datoteka:CERN akceleratori.png|desno|mini|300px|Akcelerator čestica i objedinjavanje prethodnih razvojnih koraka u akceleratorskom kompleksu supersudarivača LHC (Veliki hadronski sudarač), u [[CERN]]-u kraj [[Ženeva|Ženeve]]. [[Proton]]i, [[ion]]i, [[elektron]]i i [[pozitron]]i početno se ubrzavaju u linearnim akceleratorima (LINAC), zatim u starom protonskom sinkrotronu iz 1959. (PS), odnosno u elektronskom sinkrotronu (BOOSTER). Sljedeći je korak ubrzavanje u prstenu supersinkrotrona (SPS) i konačno upućivanje u golemi prsten LEP/LHC na daljnje [[Ubrzanje|ubrzavanje]].]]
[[datoteka:Inside the CERN LHC tunnel.jpg|desno|mini|300px|Nekadašnji tunel za '''LEP''' (Veliki sudarivač elektrona i pozitrona) u [[CERN]]-u, koji je dio [[Veliki hadronski sudarač|Velikog hadronskog sudarača]] ili '''LHC'''-a.]]
'''Akcelerator čestica''' ili '''ubrzivač čestica''' je [[stroj|uređaj]] u kojem se [[Električni naboj|električki nabijene]] čestice ([[elektron]]i, [[proton]]i, [[ion]]i i druge) stalnim ili izmjeničnim [[Električno polje|električnim poljima]] [[ubrzanje|ubrzavaju]] do visokih [[kinetička energija|kinetičkih energija]]. Konačna [[energija]] čestica ovisi o vrsti akceleratora. Akcelerator čestica upotrebljava se u [[fizika elementarnih čestica|fizici elementarnih čestica]] za istraživanje strukture tvari (stvaranje novih [[Elementarna čestica|elementarnih čestica]] i istraživanje nepoznatih svojstava osnovnih međudjelovanja), u [[Nuklearna medicina|nuklearnoj medicini]] za liječenje [[Ionizirajuće zračenje|zračenjem]], u industriji za neke tehnološke procese ([[sterilizacija]], [[polimerizacija]]), [[Kontrola bez razaranja|ispitivanje materijala]], proizvodnju [[radionuklid]]a i drugo. <ref> '''akcelerator čestica''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=1088] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2014.</ref>
Line 23 ⟶ 29:
Ciklotron se 1950-ih gradio i u [[Institut Ruđer Bošković|Institutu "Ruđer Bošković"]] u Zagrebu, gdje je u to doba postojala jaka elektroindustrija na čelu s [[Končar Elektroindustrija|tvornicama "Rade Končar"]] i [[RIZ]]-om. Idejni je projekt, nakon početnih dogovora iz 1949., razradio T. Bosanac, voditelj gradnje bio je M. Lažanski, a konstrukciju pojedinih većih dijelova vodio je E. Boltezar. Gradnja je trajala do 1961., kada je ciklotron pušten u rad. Promjer njegove ubrzivačke komore bio je 1 400 [[metar|mm]], [[magnetska indukcija]] u njoj bila je 1.4 [[Tesla|T]], a [[magnet]] je imao masu 82 [[tona|tone]]. Čestice za ubrzavanje, [[ion]]i, stvarali su se [[Ioniziranje|ionizacijom]] [[plin]]a [[Električni luk|električnim lukom]] u [[anoda|anodnoj]] komori. Napon za ubrzavanje čestica davao je visokofrekventni oscilator frekvencije oko 10 M[[Hz]], s pomoćnim [[Električni generator|visokofrekventnim generatorom]]. Glavna oscilatorska cijev po konstrukciji je vodom [[hlađenje|hlađena]], rastavljiva [[trioda]] s uzemljenom rešetkom izrađena prema projektu T. Bosanca. Ciklotron je mogao ubrzati [[proton]]e do energije od 8 M[[eV]], a [[deuteron]]e do 16 MeV. Najviše se upotrebljavao za proizvodnju [[radionuklid]]a za medicinske svrhe (radio[[farmaceutika]]). Godine 1973. započela je proizvodnja [[galij]]eva radionuklida Ga-67, dvije godine poslije i [[kripton]]ova radionuklida Kr-81m, oba za medicinsku dijagnostiku, a zatim i drugih radionuklida za znanstvena istraživanja.
== Sinkrociklotron ==
Sinkrociklotron (fazotron, ciklotron s moduliranom frekvencijom; [[Vladimir Veksler]] i, neovisno, [[Edwin McMillan]], 1945.) u tijeku ubrzavanja skupine [[ion]]a smanjuje frekvenciju izmjeničnog električnog polja na elektrodama za ubrzavanje kako bi kompenzirao smanjenje frekvencije kružnoga gibanja čestica. To smanjenje nastaje kod većih energija zbog [[Teorija relativnosti|relativističkog]] porasta mase čestica i slabljenja magnetskoga polja na većim promjerima. U sinkrociklotronu postižu se energije do približno 700 M[[eV]].
== Betatron ==
Betatron ([[Joseph Slepian]], 1922. i [[Rolf Widerøe]], 1928.) tip je akceleratora u kojem se [[Indukcijski motor|induciranim električnim poljem]] ubrzavaju [[elektron]]i. Inducirano električno polje stvara se promjenama magnetskoga toka u središnjem dijelu betatrona, a [[magnetsko polje]] prisiljava elektrone na gibanje po kružnim stazama unutar torusne vakuumske komore. Povećavanjem magnetskoga polja povećava se i energija elektrona, a polumjer elektronske staze ostaje približno stalan.
== Sinkrotron ==
Sinkrotron (Vladimir Veksler i, neovisno, Edwin McMillan, 1945.) ubrzava [[elektron]]e i [[proton]]e. U njemu se [[magnetsko polje]] povećava tijekom ubrzanja jedne skupine čestica, tako da je polumjer zakrivljenosti njihovih staza stalan, pa se one gibaju po istoj kružnoj putanji unutar torusne komore. Prvi veliki sinkrotroni bili su '''Cosmotron''' u ''Brookhaven National Laboratory'' (BNL), Upton, [[New York]], [[SAD]] (1952., energija protona 3 GeV); '''Bevatron''' u ''Lawrence Berkeley National Laboratory'', [[Berkeley, Kalifornija|Berkeley, Kalifornija]], SAD (1954., 6 GeV) i sinkrotron ('''Synchrophasotron''') u [[Dubna|Dubni]], bivši [[Sovjetski savez]] (1957., 10 GeV). Premda su magneti bili torusni, promjeri staza i torusa od stotinjak i više metara zahtijevali su vrlo velike magnete, pa je to ograničavalo dosezanje bitno viših energija. Početkom 1950-tih rješenje je nađeno u načelu jakog [[Žarište|fokusiranja]] snopa nabijenih čestica, što se postiže zamjenom masivnoga magnetskih torusa nizom [[magnet]]a u kojima se jakost magnetskoga polja naizmjence radijalno povećava ili smanjuje. To je načelo omogućilo mnogo preciznije vođenje snopa ubrzanih čestica i time smanjenje presjeka i ukupne mase magneta i tako otvorilo mogućnost prema višim energijama akceleratora.
Najveći sinkrotron s jakim fokusiranjem jest LEP (engl. ''Large Electron–Positron Collider''), sagrađen 1989. u istraživačkom centru [[CERN]]. Smješten je u kružnom [[tunel]]u [[opseg]]a 27 [[kilometar]]a, ubrzavao je [[elektron]]e i [[pozitron]]e velikih energija. Veliki protonski sinkrotroni s jakim fokusiranjem snopa pomaknuli su energetske granice, osobito nakon povećanja [[Magnetska indukcija|magnetske indukcije]] [[Supravodljivost|supravodičkim]] magnetima. Tako je u ''Fermilabu'' u Bataviji, [[SAD]], u tunelu sinkrotrona promjera 2 km izgrađen dodatni prsten sa supravodičkim magnetima. U tom prstenu, koji čini ubrzivač '''Tevatron''', protoni se ubrzavaju do energije od 1 TeV (1012 eV), odnosno do milijun puta veće energije od prvih ubrzivača s početkom 1930-ih. Veliko povećanje energije raspoložive za proučavanje međudjelovanja čestica postignuto je razvojem i izgradnjom spremnika čestica, odnosno spremničkih prstenova.
=== Spremnici čestica ===
Napredak vakuumske tehnologije omogućio je održavanje vrlo velikog [[vakuum]]a i stvorena je mogućnost da se stabilne čestice, kao i njihove [[Antitvar|antičestice]], zadrže ("uskladište") u prstenastoj komori spremnika čestica, koji nije akcelerator, ali je nezaobilazan dio akceleracijskih sustava. Čestice i antičestice mogu u komori vrlo dugo kružiti pod djelovanjem magnetskih polja. Tako je omogućeno njihovo nakupljanje, te sudaranje suprotno kružećih snopova čestica, odnosno antičestica. U sudaru čestica energija koja je raspoloživa za istraživanje elementarnih procesa, tj. [[energija]] u koordinatnom sustavu [[težište|težišta]], znatno je veća nego pri bombardiranju nepokretnih meta.
== Izvori ==
| |||