Τι είναι το Cyclotron;

Ένα κυκλοτόνιο είναι ένας τύπος επιταχυντής σωματιδίων που χρησιμοποιεί ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο και εναλλασσόμενα ηλεκτρικά πεδία για να επιταχύνει ένα σωματίδιο σε μια σπειροειδή κίνηση.Αυτοί οι τύποι επιταχυντών σωματιδίων ήταν από τους πρώτους επινοημένους και έχουν αρκετά πλεονεκτήματα έναντι των πρώιμων γραμμικών επιταχυντών, όπως οι απαιτήσεις μικρότερου μεγέθους.Ενώ οι πρόοδοι στην τεχνολογία έχουν καταστήσει πιο πολύπλοκα τους τύπους επιταχυντών σωματιδίων, εξακολουθούν να υπάρχουν κάποιες χρήσεις για τα κυκλώματα σε διάφορα διαφορετικά πεδία.Ένα κυκλότρον μπορεί ακόμα να χρησιμοποιηθεί στον πειραματισμό της φυσικής, ειδικά ως πρώιμο μέρος ενός επιταχυντή πολλαπλών σταδίων.

που αναπτύχθηκε το 1932, ένα κυκλότρον είναι ένας επιταχυντής σωματιδίων που χρησιμοποιεί κυκλική κίνηση, τυπικά σε μια εξωτερική αναπτυσσόμενη σπείρα, για να επιταχύνει τα σωματίδια γιααρκετές διαφορετικές χρήσεις.Η επιτάχυνση των σωματιδίων συνήθως απαιτεί μια αρκετά μεγάλη απόσταση για να επιτρέψει στα σωματίδια να έρθουν σε επαρκή ταχύτητα για χρήση σε πειράματα.Ωστόσο, ο σχεδιασμός ενός κυκλώματος επιτρέπει τη χρήση μικρότερων επιταχυντών για μεγάλη επίδραση, καθώς το σωματίδιο κινείται σε κυκλική κίνηση και ταξιδεύει σε μεγάλη απόσταση χωρίς να απαιτεί έναν μακρύ ευθεία διάδρομο για διέλευση.Ζεύγος ηλεκτροδίων υψηλής ισχύος, το καθένα σχήμα σαν "D" με τις επίπεδες πλευρές προς το ένα το άλλο, για να δημιουργήσει ένα πλήρες κυκλικό σχήμα.Ξεκινώντας από το κέντρο του κύκλου, ένα σωματίδιο αρχίζει να απομακρύνεται από το κέντρο, αλλά χρησιμοποιώντας έλξη και απόρριψη, αντ 'αυτού τραβιέται σε κυκλική κίνηση.Οι διόδους εναλλάσσουν το φορτίο μεταξύ τους, έτσι ώστε το σωματίδιο να επιταχύνεται προς το ένα, στη συνέχεια να καμπυλώνει γύρω καθώς ωθείται μακριά από αυτό και να προσελκύεται προς το άλλο, στη συνέχεια συνεχίζει το πρότυπο μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων.Αυτό θα δημιουργούσε μια τέλεια κυκλική κίνηση εάν αφεθεί μόνη της, αλλά δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο μεταξύ των δύο διόδων, η οποία είναι κάθετη προς την κυκλική κίνηση του σωματιδίου. Αυτό το μαγνητικό πεδίο μετατοπίζει ελαφρώς την κίνηση του σωματιδίου, έτσι κάθε φοράΠεράσει μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων μετακινείται λίγο μακριά από το κέντρο του κύκλου.Με τη μετακίνηση του σωματιδίου ελαφρώς προς τα έξω, η διαδρομή που χρειάζεται κατά τη διάρκεια της επιτάχυνσης γίνεται μια εξωτερική αναπτυσσόμενη σπείρα και όχι ένας κύκλος.Αυτό επιτρέπει στο σωματίδιο να χτυπήσει τελικά μια περιοχή στόχου στο εσωτερικό της μονάδας συγκράτησης, όπου μπορεί στη συνέχεια να ανακατευθύνεται για περαιτέρω μελέτη ή χρήση.

Ένα από τα σημαντικότερα μειονεκτήματα ενός κυκλοκολλ είναι ότι η περιοχή στόχου μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο γιαΈνα σωματίδιο που ταξιδεύει σε ταχύτητες που μπορούν να υπολογιστούν σωστά χρησιμοποιώντας τη φυσική της Νεύτωνας.Οι υψηλότερες ταχύτητες θα προκαλούσαν σχετικιστικές επιδράσεις και ο στόχος δεν θα χτυπηθεί σωστά, πράγμα που σημαίνει ότι ένα κυκλοτόνιο δεν μπορεί τυπικά να παράγει τα επίπεδα επιτάχυνσης που μπορούν οι νεότεροι γραμμικοί επιταχυντές.Ωστόσο, έχουν αναπτυχθεί ισοχρονικά κυκλοτρόνια, τα οποία μπορούν να αντισταθμίσουν τις σχετικιστικές αλλαγές στο σωματίδιο και μπορεί να είναι αρκετά αποτελεσματικές.