bir sinkrotron her bir geçişte enerji kazanmak için yüklü parçacık demetinin manyetik alandan tekrar tekrar geçtiği döngüsel bir partikül hızlandırıcı tasarımıdır. Işın enerji kazandıkça, alan dairesel halka etrafında hareket ederken ışının yolu üzerindeki kontrolü korumak için ayarlanır. İlke, Vladimir Veksler tarafından 1944'te, ilk elektron senkrotronu 1945'te inşa edildi ve birincisi proton senkrotron 1952'de inşa edilmiştir.
Bir Senkrotron Nasıl Çalışır?
Senkrotron, kiklotron1930'larda tasarlandı. Siklotronlarda, yüklü parçacıkların demeti, kirişi spiral bir yolda yönlendiren sabit bir manyetik alan boyunca hareket eder, daha sonra, alandan her geçişte enerjide bir artış sağlayan sabit bir elektromanyetik alandan geçer. Kinetik enerjideki bu çarpma, ışının manyetik alandan geçişte biraz daha geniş bir daireden geçmesi, başka bir çarpma alması ve böylece istenen enerji seviyelerine ulaşana kadar devam etmesi anlamına gelir.
Senkrotrona yol açan gelişme, sabit alanlar yerine senkrotronun zaman içinde değişen bir alan uygulamasıdır. Işın enerji kazandıkça alan, ışını, ışını içeren tüpün merkezinde tutacak şekilde ayarlanır. Bu, ışın üzerinde daha fazla kontrol derecesine izin verir ve cihaz, bir döngü boyunca daha fazla enerji artışı sağlamak için inşa edilebilir.
Özel bir tip senkrotron tasarımı, sadece bir ışında sabit bir enerji seviyesini korumak için tasarlanmış bir senkrotron olan depolama halkası olarak adlandırılır. Birçok parçacık hızlandırıcısı, demeti istenen enerji seviyesine kadar hızlandırmak için ana hızlandırıcı yapısını kullanır, ardından ters yönde hareket eden başka bir ışın ile çarpılana kadar muhafaza edilecek depolama halkasına aktarın Yön. Bu, tam enerji seviyesine kadar iki farklı ışın elde etmek için iki tam hızlandırıcı inşa etmek zorunda kalmadan çarpışma enerjisini etkili bir şekilde iki katına çıkarır.
Büyük Senkrotronlar
Cosmotron, Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda inşa edilmiş bir proton senkrotron idi. 1948'de işletmeye alındı ve 1953'te tam güce ulaştı. O zamanlar, yaklaşık 3.3 GeV enerjiye ulaşmak üzere inşa edilen en güçlü cihazdı ve 1968'e kadar faaliyette kaldı.
Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'nda Bevatron'da inşaat 1950'de başladı ve 1954'te tamamlandı. 1955'te Bevatron antiprotonu keşfetmek için kullanıldı, bu da 1959 Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı. (İlginç tarihsel not: Bevatraon olarak adlandırıldı çünkü "milyarlarca elektronvolt" için yaklaşık 6.4 BeV enerjiye ulaştı. SI birimleriancak, bu ölçek için giga öneki kabul edildi, bu nedenle gösterim GeV olarak değiştirildi.)
Fermilab'daki Tevatron partikül hızlandırıcı bir senkrotrondu. Protonları ve antiprotonları 1 TeV'den biraz daha düşük kinetik enerji seviyelerine hızlandırabilen, 2008 yılına kadar dünyanın en güçlü parçacık hızlandırıcısı oldu. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki 27 kilometrelik ana hızlandırıcı da bir senkrotron ve güncel ışın başına yaklaşık 7 TeV hızlanma enerjisine ulaşarak 14 TeV ile sonuçlanabilir çarpışmalar.