Co je to paprsek částic?

Paprsek částic je paprsek zrychlených částic, obvykle nabitých částic (ionty). Aplikace v reálném životě paprsku částic zahrnují akcelerátory částic („atomové Smashers“), v plazmatické fyzice, televizory katodové trubice, počítačové displeje a v rakovinných terapiích. Po krátkém návalu výzkumu zbraní pro paprsky částic v 80. letech byla tato vyšetřování většinou upuštěna, přičemž lasery a další řízené energetické zbraně byly v dnešní době získány pozornost a výzkumné dolary. Přirozeným příkladem paprsku částic by byl blesk, kde elektrony dělají skok z negativně nabitých mraků na neutrální půdu.

Většina typů paprsku částic sestává z nabitých částic, jako jsou protony nebo elektrony, protože nabité částice se snadno urychlují pomocí magnetů. Většina nosníků částic se vytváří spuštěním proudu částic přes řadu zařízení, z nichž každá propůjčuje paprsku trochu šťouchnutí, dokud není zrychleno na významnou rychlost. V některých partiCLE akcelerátory, tato rychlost může být až 99,999% rychlosti světla. Částicové paprsky tvořené elektrony mají tendenci být nejrychlejší, protože tyto částice jsou více než tisíckrát lehčí než protony, a lze je tedy nejsměrně zrychlit.

Ačkoli termín „paprsek částic“ má pocit sci-fi, paprsky částic se nacházejí ve všech televizích katodových paprsků. Dokonce i všechny elektrické kabely lze považovat za druh paprsku elektronových částic, i když jejich cesta je zřídka lineární. V televizi katodové paprskové trubice se paprsek částic produkuje elektronovou pistolí. Elektronová pistole vystřelí elektrony na fluorescenční obrazovce, která se rozsvítí v reakci na příchozí částice a vytváří obrázek.

Jedno inovativní použití částic paprsků je v radiační terapii, kde je paprsek částic zaměřen k zabíjení rakovinných buněk. Nevýhodou tohoto přístupu je poškození zdravých buněk ariziko expozice nadměrného záření. Mechanismem účinku je záření poškozující DNA maligních buněk, což způsobuje, že se neschopnou samostatně vyprodukovat. Jednou z výzev v tomto typu radiační terapie je tvorba nádorů s nízkým obsahem kyslíku-nádory, které vyrůstají jejich zásobování krví. Nádory s vysokou hladinou kyslíku jsou ideální pro radiační terapii, protože bombardování okysličené tkáně zářením uvolňuje četné volné radikály, které způsobují sekundární poškození rakovinných buněk.

Nejsilnějšími paprsky částic na světě jsou ty, které se používají v největších částic akcelerátorů, jako je velký hadron Collider (LHC) poblíž Ženevy ve Švýcarsku. Velký Hadron Collider leží v tunelu 27 km (17 mil) v obvodu, až 175 m (570 ft) pod zemí. Za cenu asi 10 miliard USD USD (americké dolary) je LHC jedním z největších a nejdražších strojů, jaké kdy byly postaveny.