Cos'è un raggio di particelle?

Un raggio di particelle è un raggio di particelle accelerate, di solito particelle cariche (ioni).Le applicazioni di vita reale di un raggio di particelle comprendono acceleratori di particelle (smascherini di atomi), in fisica al plasma, televisori a tubo a raggi catodici, display per computer e terapie per il cancro.Dopo una breve raffica di ricerche sulle armi del raggio di particelle negli anni '80, tali indagini furono per lo più abbandonate, con laser e altre armi energetiche dirette che attirano l'attenzione e i dollari di ricerca al giorno d'oggi.Un esempio naturale di un raggio di particelle sarebbe un fulmine, in cui gli elettroni fanno un salto da nuvole caricate negativamente al terreno neutro.

La maggior parte dei tipi di raggio di particelle è costituita da particelle cariche come protoni o elettroni, perché le particelle cariche sono facili da accelerare lungo lungousando magneti.La maggior parte dei raggi di particelle viene creata eseguendo un flusso di particelle attraverso una serie di dispositivi, ognuno dei quali impartisce una piccola spinta al raggio, fino a quando non viene accelerata a una velocità significativa.In alcuni acceleratori di particelle, questa velocità può essere fino al 99,999% della velocità della luce.I raggi di particelle costituiti da elettroni tendono ad essere il più veloce, poiché queste particelle sono più di mille volte più leggere dei protoni e possono quindi essere accelerate più facilmente.

Sebbene il termine raggio di particelle abbia una sensazione di fantascienza, si trovano travi di particelleIn tutti i televisori a tubo ray catodico.Anche tutti i cavi elettrici possono essere considerati per contenere una sorta di raggio di particelle di elettroni, anche se il loro percorso è raramente lineare.In una televisione a tubo a raggi catodici, un raggio di particelle è prodotto da una pistola elettronica.La pistola elettronica spara elettroni su uno schermo fluorescente, che si illumina in risposta alle particelle in arrivo, producendo un quadro.

Un uso innovativo di travi di particelle è in radioterapia, in cui un raggio di particelle è diretto a uccidere le cellule tumorali.L'aspetto negativo di questo approccio è il danno alle cellule sane e il rischio di un'esposizione alle radiazioni in eccesso.Il meccanismo d'azione è la radiazione che danneggia il DNA delle cellule maligne, causandole incapaci di auto-reproduzione.Una sfida in questo tipo di radioterapia è la formazione di tumori a basso ossigeno: tumori che superano l'afflusso di sangue.I tumori con alti livelli di ossigeno sono ideali per la radioterapia, poiché bombardare il tessuto ossigenato con radiazioni rilasciano numerosi radicali liberi che causano danni secondari alle cellule tumorali.

Le più potenti raggi di particelle del mondo sono quelle utilizzate nei più grandi acceleratori di particelle,come il grande Hadron Collider (LHC) vicino a Ginevra, Svizzera.Il grande Collider di Hadron si trova in un tunnel di 27 km (17 mi) di circonferenza, fino a 175 m (570 piedi) sottoterra.Ad un costo di circa $ 10 miliardi di dollari (dollari USA), l'LHC è una delle macchine più grandi e costose mai costruite.