Cevap : Hızlandırıcılar

Manyetik alan bileşeni parçacıklara, hareketlerine dik yönde kuvvet uyguladığından, parçacıklar doğru üzerinde değil, spiraller üzerinde kayarlar Dolayısıyla, manyetik alan kuvvetlerinin kinetik enerji artışına bir katkısı, genelde zaten olamadığı gibi, burada da yoktur Parçacıklar, ana hareket yönlerine dik düzlemde de hız bileşenlerine sahip olabildiklerinden, zamanla bu düzlemde bir dağılma gösterirler

Dolayısıyla arada bir ve özellikle de çarpıştırma öncesinde, bir araya getirilmeleri gerekir Bu amaçla tüp boyunca, ara konumlarda yerleştirilmiş, odaklayıcı 'manyetik mercek'ler bulunur Daha ağır olan protonları hızlandırmak, elektronlara oranla daha zordur

Parçacıkların yolları üzerinde atom veya moleküllere rastlayıp çarparak hız kaybetmemeleri için, hızlandırma işinin, vakumlanmış bir tüpün içinde yapılması gerekir Eğer tüp bir doğru şeklinde ise, bu doğrusal bir hızlandırıcı olur Parçacıkların ne kadar yüksek enerjilere çıkması isteniyorsa, tüpün de o kadar uzun olması gerekir Bu durum, tüpün yerleştirileceği tünelin maliyetini arttırır Bunun alternatifi, ek bir manyetik alan uygulamak suretiyle, parçacıkları dairesel yörüngeler üzerinde döndürerek hızlandırmaktır Bu seçeneğe göre inşa edilen dairesel hızlandırıcılara, hızlandırma işlemi için kullanılan alan türlerine ve şekillerine bağlı olarak, 'siklotron' veya 'senkrotron' denir


Parçacıkları R yarıçapındaki bir tüpün içinde tutabilmek için; manyetik alanın ilgili parçacık üzerinde ve parçacığın hareketine dik yönde etki ettirdiği kuvvetin (qvxB/c), merkezkaç kuvvetine (mv2/R) eşit olması gerekir

Bu eşitliğin verdiği yarıçap değeri (R=mvc/qB) sabit kalmak zorunda olduğundan, parçacıklar hızlandıkça, onları yörüngelerinde tutmaya çalışan manyetik alanın şiddeti arttırılmak durumundadır Dolayısıyla, dairesel tüp üzerindeki bazı konumlarda, güçlü elektromıknatıslar bulunur Dairesel hızlandırıcıların maliyetini yükselten unsur da budur
Hızlandırılan parçacık demetleri; ya sabit hedeflerle çarpıştırıldıkları 'sabit hedef,' ya da kafa kafaya getirilerek çarpıştırıldıkları 'ışın çarpıştırma' deneylerinde kullanılır

Parçacıklar hızlandırılma sürecinde, ivmelendirilen her yüklü parçacığın yaptığı gibi, ışıyarak enerjilerinin bir kısmını kaybederler Kayıp miktarı, parçacıklar hızlandıkça giderek artar ve dairesel hızlandırıcılarda, ek bir merkezkaç ivmesinin de varlığı nedeniyle, daha yüksektir Buna karşılık doğrusal hızlandırıcılarda, hızlandırılmış olan demetlerin, başarıyla çarpıştırılamamaları halinde, hızlandırılmaları için harcanmış olan çabanın tümüyle boşa gitmesi söz konusudur Halbuki dairesel hızlandırıcılarda, demetleri daha sonraki turlardan birinde tekrar bir araya getirmek imkanı vardır






Doğrusal hızlandırıcılar, sabit hedef deneylerinde kullanıldıkları gibi, ışın çarpıştırmalarında da kullanılabilirler Bazen ön hızlandırıcı olarak kullanılırlar ve hızlandırdıkları parçacıklar dairesel hızlandırıcıya aktarılırlar Dairesel hızlandırıcılar da keza; doğrusal bir tüpe aktarımla sabit hedef deneylerinde veya doğrudan ışın çarpıştırıcı olarak kullanılabilirler Tabii, çarpışmadan geriye kalan veya çarpışma sırasında ortaya çıkan ürünlerin belirlenmesi, deneylerin ana hedefidir Bu amaçla çok çeşitli parçacık belirleyicileri (dedektör) kullanılmak durumundadır Sabit hedef deneylerindeki hedef çoğu zaman, bu belirleyicinin içindeki bir malzemedir