Kako radi sinkrotron?

Tako se gradi sinkrotron

• U načelu, sinkrotron je kružni odn. Akcelerator prstena. Čestice koje treba ubrzati (elektroni ili protoni, na primjer) prolaze kroz bezbroj unaprijed određenih kružnih staza Muški - za razliku od linearnog akceleratora ili betatrona, u kojem se kružna putanja mijenja s povećanjem ubrzanja uvećana.
• Čestice se vode po fiksnoj kružnoj putanji uz pomoć magnetskih polja (ključna riječ: Lorentzova sila; Pogledaj ispod).
• Čestice se ubrzavaju visokofrekventnim poljima koja se u pravilnim razmacima nalaze u kružnom prstenu. Učestalost ovih polja se - kako naziv "sinkrotron" sugerira - povećava sinkrono s cirkulacijom čestica. Jednostavno rečeno, čestice dobivaju precizan pritisak iz električnog polja visoke frekvencije.
instagram viewer
• Protok čestica unaprijed se ubrzava (malim) linearnim akceleratorom prije nego što se uz pomoć upravljačkih magneta dovede u prsten sinkrotrona. Ubrzanje se obično događa u tzv. Paketi čestica.
• Sinkrotron se može koristiti za pohranu i eksperimentiranje s paketima ubrzanih čestica, na primjer na prethodno definiranim točkama u kružnom prstenu.


Djeluje li Lorentzova sila na protone?

Lorentzova sila je sila na nabijena tijela koja lete kroz magnetsko polje. …

Uvjeti ravnoteže i rezonancije - ovako to funkcionira

Ali kako to funkcionira? U načelu, za uspješno ubrzanje čestica u sinkrotronu vrijede dva rubna uvjeta:

• Da bi se čestice zadržale na kružnoj putanji s radijusom R, centripetalna sila (koja se u kolokvijalnom jeziku naziva centrifugalna sila) mora biti u magnetskom polju u svakom trenutku usmjeravajuće Lorentzove sile.
• Primjenjuje se sljedeće: mv²/ R = Q_*v_*B s m = masa čestica, v = brzina čestica, Q = naboj čestica i B = gustoća magnetskog toka.
• Naravno, ispravno vrijeme ubrzanja djeluje samo ako je frekvencija električnog polja jednaka orbitalnoj frekvenciji paketa čestica.
• Tijekom rada i jakost magnetskog polja i frekvencija moraju se stoga povećavati tijekom ubrzanja. Taj se proces može provesti s unaprijed programiranim sekvencama ili postići korektivne radnje.
• Elektroni se mogu sinkrotronom relativno brzo ubrzati gotovo do brzine svjetlosti (obratite pozornost na relativističko povećanje mase). Protoni dosežu energije daleko više od GeV.
• Postoje važni sinkrotronski sustavi na DESY -u u Hamburgu, u CERN -u u Ženevi i BESSY -u u Berlinu. A FAIR na Darmstadt GSI je novi budući projekt koji se trenutno gradi.

Usput: elektroni koji su na ovaj način prisiljeni na kružni prsten odaju neke od njih energije kao tzv Sinhrotronsko zračenje, vrlo visokoenergetsko zračenje rendgenskim zrakama, ovisno o ubrzanju, koje je prikladno za mnoga ispitivanja. Stoga je ovaj nusproizvod koji troši energiju vrlo poželjan.