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

Avrupa Nükleer Araştırmalar Merkezi (CERN) yaptığı açıklamada şimdiye kadar inşa edilen en büyük parçacık hızlandırıcı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcı’nın (LHC – Large Hadron Collider) 10 Eylül 2008’de faaliyete geçeceğini belirtti


İsviçre-Fransa sınırına yakın bir bölgede, 27 kilometrelik bir tünel içerisinde bulunan parçacık hızlandırıcı, ışınları, diğer parçacık hızlandırıcıların en büyüğünden 7 kat daha fazla enerjiye sahip ve 30 kat daha fazla yoğunlukta hızlandırabiliyor


Bu dev hızlandırıcıyı harekete geçirmek de bir düğmeye basmak kadar kolay değil Öncelikle makinenin 8 ana parçasının -271 dereceye kadar soğulması gerekiyor Ardından, 1600 adet süper-iletken mıknatısın düzgün olarak çalıştırılması geliyor Deneyler sırasında bütün bu parçaların senkronize bir şekilde işlemesi gerekiyor
9 Ağustos’ta başlanacak testlerden sonra, 450 GeV enerjiye sahip ilk ışının 10 Eylül’de tünellerde dolaşması bekleniyor Işının hızlandırıcıda başarıyla dolaşmasının ardından daha sonraki günlerde, 5000 GeV’lik iki ışının çarpıştırılması deneyi yapılabilecek
Kaynak : Tubitakgovtr