Cyclotron εναντίον Synchrotron | Επιταχυντής σύγχροτρον εναντίον επιταχυντή κυκλοτρονίου
Το κυκλότρον και το σύγχροτρο είναι δύο τύποι επιταχυντών σωματιδίων. Οι επιταχυντές σωματιδίων είναι πολύ χρήσιμες μηχανές όταν πρόκειται για το πεδίο της πυρηνικής φυσικής. Οι υψηλής ενέργειας συγκρούσεις υποατομικών σωματιδίων δίνουν πολύ καλές παρατηρήσεις για τη φύση του πυρήνα. Για κάποιον που μελετά ένα τέτοιο πεδίο, απαιτείται εμπεριστατωμένη γνώση σε επιταχυντές σύγχροτρον και επιταχυντές κυκλοτρονίων. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι οι επιταχυντές κυκλοτρονίου και σύγχροτρον, οι αρχές στις οποίες βασίζονται αυτές οι μηχανές, οι ομοιότητες, οι εφαρμογές τους και τέλος οι διαφορές μεταξύ των επιταχυντών κυκλοτρονίου και των επιταχυντών σύγχροτρον.
Τι είναι ο Επιταχυντής Synchrotron;
Ο επιταχυντής σύγχροτρον είναι ένας τύπος επιταχυντή σωματιδίων. Πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε την έννοια του επιταχυντή σωματιδίων, για να κατανοήσουμε καθαρά τον επιταχυντή σύγχροτρον. Όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο προβάλλεται σε ένα μαγνητικό πεδίο, κινείται σε μια κυκλική διαδρομή. Οι επιταχυντές σωματιδίων χρησιμοποιούνται για τη μελέτη της φύσης των ατόμων και των υποατομικών σωματιδίων κάνοντας συγκρούσεις υψηλής ταχύτητας τέτοιων σωματιδίων και μελετώντας την ίδια τη σύγκρουση και τα προϊόντα της σύγκρουσης. Ένα μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιείται στις περισσότερες περιπτώσεις για να επιταχύνει τα σωματίδια. Η πρακτική μέθοδος για τη λήψη συγκρούσεων υψηλής ταχύτητας είναι με τη χρήση δύο δεσμών σωματιδίων που περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο είναι εύκολο να επιτευχθούν συγκρούσεις υψηλής ταχύτητας με σχετικές ταχύτητες έως και 99 τοις εκατό της ταχύτητας του φωτός. Ωστόσο, η θεωρία της σχετικότητας δηλώνει ότι δεν μπορούν να υπάρχουν σχετικές ταχύτητες μεγαλύτερες από την ταχύτητα του φωτός. Επομένως, απαιτείται τεράστια ποσότητα ενέργειας ακόμη και για να επιταχυνθεί η δέσμη των σωματιδίων σε υψηλή ταχύτητα. Ένας επιταχυντής σύγχροτρον χρησιμοποιεί ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο και ένα μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο, τα οποία διατηρούν τη δέσμη των σωματιδίων σε μια σωστή κυκλική διαδρομή όταν η ενέργεια αυξάνεται. Ένας επιταχυντής σωματιδίων είναι κατασκευασμένος από έναν τόρο με την ικανότητα να αλλάζει την ένταση των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων μέσα στον τόρο. Η διαδρομή της δέσμης σωματιδίων είναι η κυκλική διαδρομή που περικλείεται από τον δακτύλιο. Η ιδέα του επιταχυντή σύγχροτρον αναπτύχθηκε από τον Sir Marcus Oliphant. Ο Vladimir Veksler ήταν ο πρώτος άνθρωπος που δημοσίευσε μια επιστημονική εργασία σχετικά με τους επιταχυντές σύγχροτρον, και ο πρώτος επιταχυντής σύγχροτρον ηλεκτρονίων κατασκευάστηκε από τον Edwin McMillan.
Τι είναι ο Επιταχυντής Cyclotron;
Ο επιταχυντής Cyclotron είναι επίσης ένας επιταχυντής σωματιδίων, ο οποίος χρησιμοποιείται κυρίως σε έργα μικρής κλίμακας. Το κυκλοτρόνιο είναι ένας κυκλικός θάλαμος κενού όπου η επιτάχυνση των σωματιδίων αρχίζει στο κέντρο. Τα σωματίδια ακολουθούν μια σπειροειδή διαδρομή καθώς επιταχύνονται. Το κυκλοτρόνιο χρησιμοποιεί σταθερό μαγνητικό πεδίο και ηλεκτρικό πεδίο σταθερής συχνότητας για να επιταχύνει τα σωματίδια.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των επιταχυντών Cyclotron και Synchrotron;
• Το κυκλότρον χρησιμοποιεί σταθερό μαγνητικό πεδίο και ηλεκτρικό πεδίο σταθερής συχνότητας, αλλά το σύγχροτρο χρησιμοποιεί ποικίλα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία.
• Ένα σύγχροτρον αποτελείται από σωλήνα σε σχήμα τόρου, ενώ το κυκλοτρόνιο από κυλινδρικό ή σφαιρικό θάλαμο.
• Η λειτουργία σύγχροτρον χρησιμοποιείται στα περισσότερα έργα μεγάλης κλίμακας όπως ο μεγάλος επιταχυντής αδρονίων (LHC) στο CERN, αλλά το κυκλοτρόνιο χρησιμοποιείται κυρίως σε έργα μικρής κλίμακας.
