ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΟΜΑΔΑ ΕΚΛΑΪΚΕΥΣΗΣ

INTERNATIONAL PARTICLE PHYSICS OUTREACH GROUP (IPPOG)

...πίσω στον κατάλογο των άρθρων

Επιταχύνοντας τα σωματίδια σε πολύ υψηλές ενέργειες και ρίχνοντάς τα σε στόχους ή το ένα πάνω στο άλλο, οι φυσικοί αποκαλύπτουν τα μυστικά των δυνάμεων που δρουν μεταξύ των σωματιδίων.
Υπάρχουνε δύο ειδών επιταχυντές: οι γραμμικοί και οι κυκλικοί. Οι επιταχυντές χρησιμοποιούν ισχυρά ηλεκτρικά πεδία για να επιταχύνουν τα σωματίδια. Τα μαγνητικά πεδία χρησιμοποιούνται για να εστιάσουν τη δέσμη και τις κυκλικές μηχανές για να οδηγούν τα σωματίδια να κάνουν κυκλική τροχιά.
Οι γραμμικοί επιταχυντές επιταχύνουν φορτισμένα σωμάτια - ηλεκτρόνια, πρωτόνια ή βάρια ιόντα - σε ευθεία γραμμή.

Οι κυκλικοί επιταχυντές αναγκάζουν τα σωμάτια να γυρίζουν γύρω-γύρω σε μια κυκλική τροχιά, δίνοντάς τους όλο και περισσότερη ενέργεια σε κάθε περιστροφή. Υπάρχουν πολλά είδη κυκλικών επιταχυντών (σύγχροτρο, κύκλοτρο, συγχροκύκλοτρο) και από την αρχή της δεκαετίας του '30 έπαιξαν βασικό ρόλο στη φυσική υψηλών ενεργειών από τις χαμηλότερες, ως τις υψηλότερες ενέργειες.

ΟΙ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΕΝΟΣ ΕΠΙΤΑΧΥΝΤΗ
Όλες οι δέσμες σωματιδίων ξεκινάνε από μια πηγή σωματιδίων. Η απλούστερη πηγή είναι ένα θερμαινόμενο σύρμα, όπως το νήμα μέσα σε μια λάμπα. Αυτό είναι το είδος πηγής που χρησιμοποιούν οι τηλεοράσεις. Αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια βγαίνουν απ' το σύρμα και επιταχύνονται μέσα στο κενό προς ένα θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο. Ηλεκτρομαγνητικά πεδία μετακινούν τη δέσμη πάνω στην οθόνη. Τα σημεία όπου η δέσμη χτυπάει την οθόνη είναι φωτεινά και έτσι δημιουργείται η εικόνα. Ενα παρόμοιο νήμα χρησιμοποιείται και στους γραμμικούς επιταχυντές. Οι γραμμικοί επιταχυντές επιταχύνουν τα σωματίδια σε πολύ υψηλότερες ενέργειες απ' ότι η τηλεόραση, αλλά η αρχή λειτουργίας είναι η ίδια. Στο γραμμικό επιταχυντή, τα σωματίδια επιταχύνονται από από το ένα ηλεκτρόδιο στο επόμενο, κερδίζοντας ενέργεια από το κάθε ηλεκτρόδιο που περνούν.

Ο καθένας στο σπίτι του έχει έναν επιταχυντή, την τηλεόραση. Οι τηλεοράσεις χρησιμοποιούν τις ίδιες αρχές λειτουργίας με τους επιταχυντές αλλά σε πολύ μικρότερη κλίμακα .

Οι τηλεοράσεις και οι επιταχυντές έχουν πολλά κοινά μέρη:

• Μια πηγή σωματιδίων

• Ηλεκτρόδια επιτάχυνσης( οι τηλεοράσεις έχουν ένα, οι επιταχυντές περισσότερα)

• Ηλεκτρομαγνητικά πεδία για να εκτρέπουν τα σωματίδια και τέλος

• έναν ανιχνευτή σωματιδίων (η οθόνη, στην περίπτωση της τηλεόρασης)

TA BAΣIKA ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΝΟΣ ΕΠΙΤΑΧΥΝΤΗ

Το στοιχείο επιτάχυνσης: η ηλεκτρομαγνητική κοιλότητα Οι κοιλότητες διαθέτουν αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια, και ένα μέρος αυτής μεταφέρεται στα σωματίδια κάθε φορά που περνούν μέσα απ' τις κοιλότητες.

Το στοιχείο που καμπυλώνει την τροχιά των σωματιδίων : ο διπολικός μαγνήτης . Χρησιμοποιούνται για να αναγκάσουν τα σωματίδια να κινηθούν σε κυκλική τροχιά.

Το στοιχείο εστίασης: οι τετραπολικοί και επταπολικοί μαγνήτες Αυτοί οι μαγνήτες χρησιμοποιούνται για να κρατήσουν τα σηματίδια σε μικρές αποστάσεις μεταξύ τους στη δέσμη. Βασίζονται στην ίδια αρχή όπως και οι φακοί που συγκεντρώνουν το φως.

Η διαδρομή: ένας σωλήνας κενού Στους επιταχυντές, για να μην χάνουν ενέργεια τα σωματίδια όταν συγκρούονται με μόρια αέρα, τα αναγκάζουμε να ταξιδεύσουν μέσα σ' ένα σωλήνα από τον οποίο βγάζουμε όλο τον αέρα με τη βοήθεια των αντλιών κενού.

Για περισσότερες πληροφορίες
Μικρόκοσμος
http://www.cern.ch/Public/ACCELERATORS/welcome.html
http://www.wspc.com.sg/books/physics/3818.html
(για το άρθρο αυτό χρησιμοποιήθηκαν στοιχεία από τις παραπάνω δυο διευθύνσεις)

1998
Χ. Κουρκουμέλη, Αναπλ. Καθηγήτρια, Πανεπιστήμιο Αθηνών, email: hkourkou[at]atlas.uoa.gr

...πίσω στον κατάλογο των άρθρων