Co to jest wiązka cząstek?
Wiązka cząstek jest wiązką przyspieszonych cząstek, zwykle naładowanych cząstek (jonów). Realne zastosowania wiązki cząstek obejmują akceleratory cząstek („Smashers atom”), w fizyce plazmowej, telewizorom rurki katodowej, wyświetlaczach komputerowych oraz w terapiach raka. Po krótkiej fali badań nad bronią wiązki cząstek w latach 80. XX wieku, takie badania zostały w większości upuszczone, a lasery i inne ukierunkowane broń energetyczna przyciąga uwagę i dolary badawcze. Naturalnym przykładem wiązki cząstek byłaby błyskawica, w której elektrony wykonują skok z ujemnie naładowanych chmur do neutralnego uziemienia.
Większość rodzajów wiązki cząstek składa się z naładowanych cząstek, takich jak protony lub elektrony, ponieważ naładowane cząsteczki są łatwe do przyspieszenia za pomocą magnesów. Większość wiązek cząstek powstaje przez uruchamianie strumienia cząstek przez szereg urządzeń, z których każde nadaje niewielkie szturchanie wiązce, dopóki nie zostanie przyspieszona do znacznej prędkości. W niektórych częściAkceleratory CLE, ta prędkość może wynosić nawet 99,999% prędkości światła. Belki cząstek złożone z elektronów są najszybsze, ponieważ cząstki te są ponad tysiące razy lżejsze niż protony, a zatem można je najłatwiej przyspieszyć.
Chociaż termin „wiązka cząstek” ma charakter science fiction, wiązki cząstek znajdują się we wszystkich telewizorach rurki Ray. Nawet wszystkie kable elektryczne można uznać za rodzaj wiązki cząstek elektronów, nawet jeśli ich ścieżka rzadko jest liniowa. W telewizji rurowej Ray Ray belka cząstek wytwarza pistolet elektronowy. Pistolet elektronowy strzela elektronom na ekranie fluorescencyjnym, który oświetla w odpowiedzi na nadchodzące cząstki, wytwarzając obraz.
Jednym z innowacyjnych zastosowań wiązek cząstek jest radioterapia, w której wiązka cząstek jest ukierunkowana na zabijanie komórek rakowych. Minusem tego podejścia jest uszkodzenie zdrowych komórek iRyzyko nadmiernego narażenia promieniowania. Mechanizm działania jest promieniowanie niszczące DNA złośliwych komórek, powodując, że stają się niezdolne do samodzielnego reprodukcji. Jednym z wyzwań w tego rodzaju radioterapii jest tworzenie guzów o niskiej zawartości tlenu-guzy, które wyrastają z ich dopływu krwi. Guzy o wysokim poziomie tlenu są idealne do radioterapii, ponieważ bombardowanie tkanki natlenionej promieniowaniem uwolnia liczne wolne rodniki, które powodują wtórne uszkodzenie komórek rakowych.
Najsilniejsze wiązki cząstek na świecie to te stosowane w największych akceleratorach cząstek, takich jak duży zderzak hadronowy (LHC) w pobliżu Genewy w Szwajcarii. Duży zderzacz hadronu leży w obwodzie o tunelu 27 km (17 mil), aż 175 m (570 stóp) pod ziemią. Kosztem około 10 miliardów USD (dolarów amerykańskich) LHC jest jedną z największych i najdroższych maszyn, jakie kiedykolwiek zbudowano.