Η ακτινοβολία σύγχροτρον είναι το φως που εκπέμπεται από φορτισμένα σωματίδια καθώς επιταχύνονται -- είτε αυξάνοντας την ταχύτητά τους κινούμενα σε ευθεία γραμμή ή ταξιδεύοντας με σταθερή ταχύτητα σε καμπυλωμένη τροχιά. Κατά την κίνηση σε καμπύλη τροχιά αναπτύσσεται επιτάχυνση. Αισθανόμαστε αυτού του είδους την επιτάχυνση όταν οδηγάμε αυτοκίνητο πάνω σε μια στροφή.

Η ακτινοβολία σύγχροτρον παίρνει το όνομά της από τον επιταχυντή σωματιδίων "σύγχροτρον" όπου πρωτοπαρατηρήθηκε. Τα σύγχροτρα χρησιμοποιούν μαγνήτες ώστε να κάμπτουν τις τροχιές των επιταχυνόμενων ηλεκτρονίων σε τόξα. Επίσης παρατηρείται στην κοσμική σφαίρα: ένα μέρος του φωτός που εκπέμπεται από αστρονομικά αντικείμενα, όπως το Νεφέλωμα του Καρκίνου, προέρχεται από ηλεκτρόνια τα οποία ταξιδεύουν ανάμεσα σε γαλαξιακά μαγνητικά πεδία.

Όταν μικρής μάζας σωματίδια όπως τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται, χάνουν πολύ περισότερη ενέργεια σε ακτινοβολία σύγχροτρον από ό,τι χάνουν βαριά σωματίδια(*) Γι' αυτό οι επιστήμονες χρησιμοποιούν ηλεκτρόνια (και όχι πρωτόνια) για την συλλογή της ενέργειας από ακτινοβολία σύγχροτρον, σε εγκαταστάσεις οι οποίες καλούνται πηγές φωτός. Εκεί τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν σε κύκλους ή ελίσσονται (slalom) ανάμεσα σε μαγνήτες που ονομάζονται εκτροπείς (wiggler) ή κυματοειδείς μαγνήτες (ondulator). Eκπέμπουν εξαιρετικά έντονο φως σε κατεύθυνση εφαπτoμενική με την τροχιά τους, σαν την λάσπη που εκτοξεύται από περιστρεφόμενο λάστιχο ή τις σπίθες από περιστρεφόμενο πυροτέχνημα. Οι επιστήμονες επιλέγουν ένα συγγεκριμένο μήκος κύματος του φωτός από το ευρύ ηλεκτρομαγνητικό φάσμα που εκπέμπουν τα ηλεκτρόνια, συμπεριελαμβανομένου του υπερύθρου, υπεριώδους, των ακτίνων Χ και του ορατού φωτός, και το εστιάζουν σε πολύ μικρά δείγματα. Ο συνδιασμός της έντασης και της δυνατότητας συντονισμού κάνει την ακτινοβολία σύγχροτρον ένα ισχυρό "πολυ-εργαλείο" για πολλούς τομείςς έρευνας, προσφέροντας λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τις μικροσκοπικές δομές των ατόμων και των μορίων.

Herman Winick, SLAC National Accelerator Laboratory
τεύχος 02/2011

Μετάφραση: Δημήτρης Μάγγος