Akcelerator čestica
From Wikipedia, the free encyclopedia
Akcelerator čestica, ubrzivač čestica ili sudarivač je uređaj u kojem se električki nabijene čestice (elektroni, protoni, ioni i druge) stalnim ili izmjeničnim električnim poljima ubrzavaju do visokih kinetičkih energija. Konačna energija čestica ovisi o vrsti akceleratora. Akcelerator čestica upotrebljava se u fizici elementarnih čestica za istraživanje strukture tvari (stvaranje novih elementarnih čestica i istraživanje nepoznatih svojstava osnovnih međudjelovanja), u nuklearnoj medicini za liječenje zračenjem, u industriji za neke tehnološke procese (sterilizacija, polimerizacija), ispitivanje materijala, proizvodnju radionuklida i drugo.[1]
Akcelerator čestica sastoji se od triju glavnih dijelova:
- od izvora električki nabijenih čestica,
- od vakuumske komore u kojoj se čestice ubrzavaju i od
- uređaja koji stvaraju električna polja potrebna za ubrzavanje.
Prvi akceleratori bili su oni sa stalnim naponom između krajeva vakuumske komore. Oni su stoga linearni, a čestice se ubrzavaju jednim prolazom kroz električno polje. Prema načinu stvaranja visokog napona na elektrodama, akcelerator čestica tog tipa jest kaskadni, Cockcroft-Waltonov (John Cockcroft i Ernest Walton, 1932.), i elektrostatički, Van de Graaffov (Robert J. Van de Graaff, 1931). Cockcroft-Waltonov akcelerator čestica prikladan je i kao izvor neutrona putem nuklearnih reakcija deuterona s deuterijem ili tricijem. Takav je neutronski generator izgrađen 1956. u Institutu "Ruđer Bošković" u Zagrebu. Bio je to prvi hrvatski nuklearni akcelerator i jedan od rijetkih u svijetu u to doba, a izgradila ga je skupina fizičara i elektroničara pod vodstvom M. Paića, i to vlastitim snagama, u skladu s tadašnjim tehnološkim mogućnostima, a u suradnji s tvornicama "Rade Končar" i "Radio industrijom Zagreb" (RIZ). Iz njegovih se tehničkih podataka vidi da je energija deuterona bila 200 keV, struja deuterona do 20mA, intenzitet neutrona 108/s za 2,5 MeV neutrone, a 1010/s za 14 MeV neutrone.
Tehničke granice u dosezanju visokih napona ograničuju i energije čestica ubrzanih u prvim akceleratorima. Rješenje je nađeno u višekratnom ubrzavanju kroz polje nižeg napona. To je 1932. prvi načinio Ernest Orlando Lawrence s ciklotronom, a zatim je to načelo primijenjeno u svim potonjim tipovima akceleratora. Oni se prema gibanju čestica dijele na linearne rezonantne i na kružne akceleratore. U kružne se ubrajaju ciklotron, sinkrociklotron, betatron i sinkrotron.