Cos'è un acceleratore lineare?

Un acceleratore lineare è un dispositivo che accelera la materia ad alta velocità spostandolo lungo un percorso lineare con campi elettromagnetici.Il termine è più comunemente usato per fare riferimento a un acceleratore di particelle lineari, o LINAC, che accelera atomi o particelle subatomiche.“L'acceleratore lineare può anche fare riferimento a dispositivi che utilizzano l'elettromagnetismo per spingere oggetti più grandi, come coilgun e grovini.Gli acceleratori di particelle lineari sono comunemente usati in medicina, industria ed esperimenti scientifici e gli acceleratori elettromagnetici per oggetti più grandi possono avere applicazioni future a fini come viaggi spaziali e armi.

Un acceleratore di particelle lineari spara magliette magneticamente.Questi possono essere interi atomi caricati, chiamati ioni o particelle subatomiche come protoni ed elettroni.Innanzitutto, la particella da accelerare viene generata da un dispositivo elettromagnetico come un catodo o una sorgente ionica e rilasciata in una camera di vuoto a forma di tubatura rivestita con elettrodi.Gli elettrodi vengono quindi energizzati per creare campi magnetici oscillanti che impartiscono energia alla particella e acceleranola lungo il tubo verso il bersaglio dei dispositivi.La disposizione precisa degli elettrodi all'interno del tubo, la potenza e la frequenza dell'energia inviate negli elettrodi e le dimensioni degli elettrodi variano tutte in base alle particelle accelerate e allo scopo del dispositivo.

Un esempio semplice e molto comune è il tubo a raggio catodico, comunemente usato nei televisori, nei monitor e in altre tecnologie di visualizzazione.Il tubo del raggio catodico spinge gli elettroni lungo il tubo fino a quando non colpiscono un bersaglio solido all'estremità dei tubi realizzati con materiali luminescenti chiamati fosfori, che di solito sono composti di solfuro di metallo.Ciò fa sì che parte dell'energia degli elettroni venga rilasciata come emissione di energia elettromagnetica nelle lunghezze d'onda che l'occhio umano rileva come luce visibile.Le macchine a raggi X usate in medicina e ricerca biologica seguono un principio simile, corsi d'attacco di elettroni in rame, molibdeno o tungsteno per produrre emissioni di raggi X che possono essere utilizzati per l'imaging o, con dispositivi più potenti, radioterapia.

LineareGli acceleratori di particelle sono utilizzati anche nella ricerca scientifica.I piccoli dispositivi sono spesso utilizzati per l'imaging nella ricerca biologica e archeologica.Gli acceleratori lineari utilizzati per la ricerca variano notevolmente di dimensioni e possono raggiungere dimensioni davvero colossali a causa dei livelli di energia estremamente elevati necessari per produrre alcuni dei fenomeni studiati nella fisica moderna.Il più grande acceleratore di particelle lineari sulla Terra, situato allo SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) National Accelerator Laboratory di Menlo Park, in California, è lungo due miglia.

Sono anche utilizzati in alcuni processi industriali.Alcuni chip di silicio utilizzati nell'elettronica moderna sono fabbricati in un processo che incorpora acceleratori che spingono interi atomi caricati anziché particelle subatomiche, consentendo un posizionamento molto preciso degli atomi durante la produzione.Gli acceleratori possono anche essere usati per impiantare ioni nella superficie di materiali come l'acciaio, alterando la struttura del materiale per renderlo più resistente alla corrosione chimica delle crepe.

Il termine "acceleratore lineare" è talvolta utilizzato per i dispositivi che spingono più grandiOggetti in modo simile, usando l'elettromagnetismo per accelerare un proiettile lungo un percorso dritto.Questi funzionano eseguendo elettricità attraverso una bobina di metallo avvolta attorno alla canna del dispositivo, un design chiamato coilgun, driver di massa o pistola Gauss, o attraverso un paio di binari di metallo posizionati parallele tra loro, chiamato binario.Un oggetto fatto di materiale ferromagnetico, come il ferro, può essere accelerato lungo la canna del dispositivo con i campi magnetici prodotti da correnti elettriche correttamente a tempo.I coilgun sono stati proposti come un modo possibile per lanciare carichi dalla superficie terrestre nello spazio esterno e sia coilgun e grovinivengono studiati come possibili armi.