Parçacık Hızlandırıcıları

Parçacık Hızlandırıcıları

Paçacık hızlandırıcıları, nükleer fizikte, atomların ve bunların içindeki temel parçacıklann nasıl davrandığını araştırmaya yarayan aygıtlardır Bu aygıtlar önce atomların içindeki çekirdekleri çekip çıkarır, sonra da bu çekirdek parçacıklarını saniyede 250000 kilometrenin üstünde bir hıza ulaşıncaya kadar hızlandırırlar Hızla hareket eden parçacıklar, sıradan maddelerin atomlarını radyoaktif atomlara dönüştürmek için kullanılabilir {bak RADYOAKTİFLİK) Atomlardaki yüklü parçacıkları (yani elektron ve protonları) hızlandırmak için elektriksel kuvvetlerden yararlanılır {bak Atom)

Doğrusal hızlandırıcıda, çekirdek parçacıkları bir dizi borunun içinden geçirilir ve sonunda bir hedefe çarptırılırlar Parçacık boruların içinde doğrusal bir hatta yol alırken gittikçe hızlanır Büyük bir doğrusal hızlandırıcının uzunluğu 3 kilometrenin üstünde olabilir

Bir başka hızlandırıcı tipi de siklotrori'dur' Siklotronu 1931'de ABD'li iki fizikçi, Ernest Orlando Lawrence ve M Stanley Livingston geliştirdiler Bu aygıtta protonlar halka biçimindeki dev bir mıknatısın içinde dolandırılır Protonlara her turda iki kez yaklaşık 100000 voltluk bir gerilim uygulanır; bu gerilim protonları daha da hızlandırır Siklotronda, hızları ne olursa olsun protonlar her turu aynı süre içinde tamamlarlar
Protonların havadaki atomlarca yavaşlatılmasını önlemek için siklotrondaki dev mıknatısın içindeki bölümün havası boşaltılmıştır Çeşitli gazların atomları küçük bir boru yardımıyla aygıtın merkezine gönderilir ve burada bir elektrik arkıyla parçalanıp protonlarının serbest kalması sağlanır

1940'ta ABD'li fizikçi Donald W Kerst'in tasarımladığı betatron da bir başka parçacık hızlandırıcısı türüdür Betatronda değişken bir magnetik alanın yardımıyla elektronlar hızlandırılır

Senkrotron denen çok daha büyük ve güçlü hızlandırıcılarda da gene bu yöntemler uygulanır Bu aygıtlarda parçacıklar önce bir doğrusal hızlandırıcıda hızlandırılır, sonra lotrondakine benzer biçimde hızlandırılmak üzere mıknatıslı bir bölmeye gönderilir ve burada mıknatıs çevresinde binlerce kez dolandırılır Böylece iki ayrı aşamada hızlandırılan parçacıkların hızı gitgide ışık hızına yaklaşır ve kütleleri artar (bak GÖRELİLİK KURAMI) Bu sürece paralel olarak senkrotronun magnetik alan şiddetinin de gittikçe artırılması gerekir Ama bunun bir sının vardır ve bu sınıra ulaşıldığında alan şiddeti daha fazla artırılamaz; bu nedenle de artık yörüngelerinde tutulamayan parçacıklar fırlayıp gider

Büyük senkrotronlarda parçacıkların hızlandırılmasında kullanılan gerilimin düzeyi 500000 MeV'nin (MeV: Megavolt, 1 milyon volt) üstüne çıkar; oysa betatronlarda ulaşılabilecek gerilim düzeyi 350 MeV'dir

__________________