Vad är en partikelstråle?

En partikelstråle är en stråle av accelererade partiklar, vanligtvis laddade partiklar (joner).Verkliga tillämpningar av en partikelstråle inkluderar partikelacceleratorer (Atom Smashers), i plasmafysik, katodstrålarnas tv-apparater, datorskärmar och i cancerterapier.Efter en kort flur av forskning om partikelstrålvapen på 1980 -talet tappades sådana undersökningar mestadels, med lasrar och andra riktade energevapen som fick uppmärksamhet och forskningsdollar nuförtiden.Ett naturligt exempel på en partikelstråle skulle vara blixtnedslag, där elektroner hoppar från negativt laddade moln till den neutrala marken.

De flesta typer av partikelstråle består av laddade partiklar som protoner eller elektroner, eftersom laddade partiklar är enkla att accelerera längs medmed magneter.De flesta partikelstrålar skapas genom att köra en ström av partiklar genom en serie enheter, som var och en ger lite nudge till strålen, tills den accelereras till en betydande hastighet.I vissa partikelacceleratorer kan denna hastighet vara så mycket som 99.999% av ljusets hastighet.Partikelstrålar som består av elektroner tenderar att vara de snabbaste, eftersom dessa partiklar är mer än tusen gånger lättare än protoner och således kan påskyndas lättare.

Även om termen partikelstråle har en sci-fi-känsla, finns partikelstrålarI alla katode ray tube -tv -apparater.Även alla elektriska kablar kan betraktas som en slags elektronpartikelstråle, även om deras väg sällan är linjär.I en katodstråle -tv -tv produceras en partikelstråle av en elektronpistol.Elektronpistolen skjuter elektroner på en fluorescerande skärm, som tänds som svar på de inkommande partiklarna och producerar en bild.

En innovativ användning av partikelstrålar är i strålterapi, där en partikelstråle riktas till att döda cancerceller.Nackdelen med detta tillvägagångssätt är skador på friska celler och risken för överskott av strålningsexponering.Verkningsmekanismen är strålningen som skadar DNA från maligna celler, vilket får dem att bli oförmögna att självreproducera.En utmaning i denna typ av strålterapi är bildningen av tumörer med låg syre-tumörer som växer ut deras blodtillförsel.Tumörer med höga nivåer av syre är idealiska för strålterapi, eftersom bombarderande den syresatta vävnaden med strålning frigör många fria radikaler som orsakar sekundär skada på cancerceller.

De mest kraftfulla partikelstrålarna i världen är de som används i de största partikelacceleratorerna,som The Large Hadron Collider (LHC) nära Genève, Schweiz.Den stora Hadron -collideren ligger i en tunnel 27 km (17 mi) i omkrets, så mycket som 175 m (570 ft) under jord.Till en kostnad av cirka 10 miljarder USD (US dollar) är LHC en av de största och dyraste maskinerna som någonsin har byggts.