Atomları Parçalama
1930’larda, bilim adamları kozmik ışınları araştırdı Bu yüksek enerjili parçacıklar (protonlar) kurşun atomlarına (yani atomun çekirdeğine) çarptıkları zaman, daha küçük olan bir çok parçacık ortaya çıkardılar Bu parçacıklar proton ya da nötronlar değildi, daha küçük parçacıklardı Bu nedenle, daha temel parçacıklardı Araştırma, bu parçacıklar için başladı
Photo courtesy Brookhaven National Laboratory
Rölatvistik Ağır İyon Çarpıştırıcısında iki altın ışın demetinin çarpışmasının yan görünüşü
Bu durumda, yüksek enerjili parçacıkları atomlarla çarpıştırmanın tek yolu, kozmik ışınların en fazla olduğu yere, dağların zirvelerine gitmek ve deneyleri orada yürütmekti Bununla birlikte, fizikçiler, kısa bir süre sonra parçacık ivmelendirici ya da atom parçalayıcıları adı verilen cihazlar yaptılar Bu cihazlarda, parçacıkları yüksek hızlara ivmelendirirsiniz yüksek kinetik enerjiler ve bunları hedef atomlarla çarpıştırırsınız
Çarpışma sonucu oluşan parçacıklar, radyasyon açığa çıkması gibi, saptanır ve analiz edilir Elde edilen sonuçlar bize atomu yapan parçacıklar ve bunları bir arada tutan kuvvetler hakkında bilgi verir Bir parçacık hızlandırıcı, Empire State Binasından aşağı düşen bir televizyonun parçalarına bakarak yapısını saptamak gibi tanımlanabilir
Bir parçacık ivmelendirici (hızlandırıcı)
Şu anda evinizde bir çeşit parçacık ivmelendiriciniz olduğunu biliyor muydunuz? Aslında, büyük ihtimalle bu makaleyi biriyle okuyor olmalısınız Herhangi bir TV’nin ya da bilgisayar monitörünün katot ışın tüpü (cathode ray tube, CRT) aslında bir parçacık hızlandırıcıdır
CRT katottan parçacıkları (elektronları) alır, hızlandırır ve bir vakumda elektromıknatısları kullanarak hızlanmış parçacıkların yönlerini değiştirir ve daha sonra bunları ekrandaki fosfor moleküllerinin içinde dağıtır Çarpışma, TV ya da bilgisayar monitörünüzde aydınlatılmış bir spot ya da piksel olarak sonuçlanır
Bir parçacık ivmelendirici de aynı şekilde çalışır Ancak onlar daha büyüktürler, parçacıklar daha hızlı hareket ederler ( neredeyse ışık hızında) ve çarpışma sonucu atomaltı parçacıklar ve çeşitli nükleer radyasyonlar oluşur Parçacıklar cihaz içerisindeki elektromanyetik dalgalarla ivmelendirilir, bir sörfçünün dalgalar tarafından itilmesi gibi Parçacıkları ne kadar enerjik yaparsak, maddenin yapısını da o kadar iyi görebiliriz Bunu bilardoya da benzetebiliriz Istaka, topu hızlandırınca (enerji verilmiş parçacık) top daha fazla enerji alır ve böylece diğer topları daha iyi saçabilir (daha fazla parçacık salar)
Parçacık ivmelendiriciler iki temel şekilde olur: Doğrusal Parçacıklar uzun, düz bir yol izler ve hedefle çarpışır Dairesel Parçacıklar hedefle çarpışana kadar bir dairenin çevresinde hareket eder Doğrusal ivmelendiricilerde, parçacıklar vakumda, aşağı doğru uzun bakır bir tüpte ilerler Elektronlar, klystronlar adı verilen dalga jeneratörleri tarafından yapılan dalgalara binerler Elektromıknatıslar parçacıkların dar bir ışın demeti şeklinde olmasını sağlarlar Parçacık ışın demeti, tünelin sonunda bir hedefe çarptığı zaman, çeşitli dedektörler olayları kaydeder – atomaltı parçacıkları ve salınan radyasyonu Bu ivmelendiriciler devasadır ve yeraltında tutulurlar Doğrusal ivmelendiriciye bir örnek olarak, California’daki Stanford Linear Accelerator Laboratory (SLAC)’da bulunan linac adında, yaklaşık 18 mil (3 km) uzunluğunda bir doğrusal ivmelendiriciyi söyleyebiliriz
Photo courtesy SLAC
SLAC doğrusal ivmelendiricinin havadan bir görünüşü: linac yer altındadır ve beyaz çizgilerle gösterilmiştir
Dairesel ivmelendiriciler linaclarla aynı işi yaparlar Bununla birlikte, uzun doğrusal bir yol kullanmak yerine, parçacıkları dairesel bir yol boyunca defalarca ilerletirler Her geçişte, manyetik alan güçlenir böylece parçacık ışını her ardışık geçişte ivmelenir Parçacıklar en yüksek hızlarına ya da tasarlanan hızlarına ulaştıkları zaman, ışının yoluna hedef yerleştirilir, dedektörlerin içine veya yanına Dairesel ivmelendiriciler 1929’da icat edilen ilk ivmelendirici tipidir Aslında, ilk cyclotron (aşağıda gösterilmiştir) sadece 4 inç (10 cm) çapındaydı
Photo courtesy Lawrence Berkeley National Laboratory
İlk parçacık ivmelendirici (cyclotron), Ernest O Lawrence tarafından 1929 yılında geliştirilmişti
Lawrence'ın cyclotron’u birbirinden küçük bir boşlukla ayrılmış iki tane Dee adı verilen Dşekilli mıknatıs kullanıyordu Mıknatıslar dairesel bir manyetik alan üretiyorlardı Salınımlı bir voltaj, parçacıkları (iyonları) ivmelendirmek üzere mıknatıslar arasındaki boşlukta bir elektrik alan yaratıyordu Parçacıklar daha hızlı hareket ettikçe, bir hedefe çarpana kadar dairesel yollarının çapı daha da büyüyordu Lawrence’ın cyclotron’u etkileyiciydi ama modern ivmelendiricilerin ulaştığı enerjilere ulaşamıyordu
Modern dairesel ivmelendiriciler parçacıkları hızlandırmak amacıyla bakır dairesel bir tüpün etrafında klystronlar ve elektromıknatıslar bulundururlarÇoğu dairesel ivmelendiriciler parçacığı halkaya girmeden önce başlangıçta hız kazandırmak için kısa bir doğrusal hızlandırıcıya sahiptirler Modern dairesel ivmelendiriciye örnek olarak, Illinios’ta Linkleri sadece kayıtlı üyelerimiz görebilirForumTR üyesi olmak için tıklayınız (Fermilab)’de bulunan ve yaklaşık 10 mil²’ ye (25,6 km² ) uzanan ivmelendiriciyi gösterebiliriz
Photo courtesy Fermilab
Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab)’nin havadan görünüşü
Bir parçacık ivmelendiricinin içi
wekatronikcom
1930’larda, bilim adamları kozmik ışınları araştırdı Bu yüksek enerjili parçacıklar (protonlar) kurşun atomlarına (yani atomun çekirdeğine) çarptıkları zaman, daha küçük olan bir çok parçacık ortaya çıkardılar Bu parçacıklar proton ya da nötronlar değildi, daha küçük parçacıklardı Bu nedenle, daha temel parçacıklardı Araştırma, bu parçacıklar için başladı
Photo courtesy Brookhaven National Laboratory
Rölatvistik Ağır İyon Çarpıştırıcısında iki altın ışın demetinin çarpışmasının yan görünüşü
Bu durumda, yüksek enerjili parçacıkları atomlarla çarpıştırmanın tek yolu, kozmik ışınların en fazla olduğu yere, dağların zirvelerine gitmek ve deneyleri orada yürütmekti Bununla birlikte, fizikçiler, kısa bir süre sonra parçacık ivmelendirici ya da atom parçalayıcıları adı verilen cihazlar yaptılar Bu cihazlarda, parçacıkları yüksek hızlara ivmelendirirsiniz yüksek kinetik enerjiler ve bunları hedef atomlarla çarpıştırırsınız
Çarpışma sonucu oluşan parçacıklar, radyasyon açığa çıkması gibi, saptanır ve analiz edilir Elde edilen sonuçlar bize atomu yapan parçacıklar ve bunları bir arada tutan kuvvetler hakkında bilgi verir Bir parçacık hızlandırıcı, Empire State Binasından aşağı düşen bir televizyonun parçalarına bakarak yapısını saptamak gibi tanımlanabilir
Bir parçacık ivmelendirici (hızlandırıcı)
Şu anda evinizde bir çeşit parçacık ivmelendiriciniz olduğunu biliyor muydunuz? Aslında, büyük ihtimalle bu makaleyi biriyle okuyor olmalısınız Herhangi bir TV’nin ya da bilgisayar monitörünün katot ışın tüpü (cathode ray tube, CRT) aslında bir parçacık hızlandırıcıdır
CRT katottan parçacıkları (elektronları) alır, hızlandırır ve bir vakumda elektromıknatısları kullanarak hızlanmış parçacıkların yönlerini değiştirir ve daha sonra bunları ekrandaki fosfor moleküllerinin içinde dağıtır Çarpışma, TV ya da bilgisayar monitörünüzde aydınlatılmış bir spot ya da piksel olarak sonuçlanır
Bir parçacık ivmelendirici de aynı şekilde çalışır Ancak onlar daha büyüktürler, parçacıklar daha hızlı hareket ederler ( neredeyse ışık hızında) ve çarpışma sonucu atomaltı parçacıklar ve çeşitli nükleer radyasyonlar oluşur Parçacıklar cihaz içerisindeki elektromanyetik dalgalarla ivmelendirilir, bir sörfçünün dalgalar tarafından itilmesi gibi Parçacıkları ne kadar enerjik yaparsak, maddenin yapısını da o kadar iyi görebiliriz Bunu bilardoya da benzetebiliriz Istaka, topu hızlandırınca (enerji verilmiş parçacık) top daha fazla enerji alır ve böylece diğer topları daha iyi saçabilir (daha fazla parçacık salar)
Parçacık ivmelendiriciler iki temel şekilde olur: Doğrusal Parçacıklar uzun, düz bir yol izler ve hedefle çarpışır Dairesel Parçacıklar hedefle çarpışana kadar bir dairenin çevresinde hareket eder Doğrusal ivmelendiricilerde, parçacıklar vakumda, aşağı doğru uzun bakır bir tüpte ilerler Elektronlar, klystronlar adı verilen dalga jeneratörleri tarafından yapılan dalgalara binerler Elektromıknatıslar parçacıkların dar bir ışın demeti şeklinde olmasını sağlarlar Parçacık ışın demeti, tünelin sonunda bir hedefe çarptığı zaman, çeşitli dedektörler olayları kaydeder – atomaltı parçacıkları ve salınan radyasyonu Bu ivmelendiriciler devasadır ve yeraltında tutulurlar Doğrusal ivmelendiriciye bir örnek olarak, California’daki Stanford Linear Accelerator Laboratory (SLAC)’da bulunan linac adında, yaklaşık 18 mil (3 km) uzunluğunda bir doğrusal ivmelendiriciyi söyleyebiliriz
Photo courtesy SLAC
SLAC doğrusal ivmelendiricinin havadan bir görünüşü: linac yer altındadır ve beyaz çizgilerle gösterilmiştir
Dairesel ivmelendiriciler linaclarla aynı işi yaparlar Bununla birlikte, uzun doğrusal bir yol kullanmak yerine, parçacıkları dairesel bir yol boyunca defalarca ilerletirler Her geçişte, manyetik alan güçlenir böylece parçacık ışını her ardışık geçişte ivmelenir Parçacıklar en yüksek hızlarına ya da tasarlanan hızlarına ulaştıkları zaman, ışının yoluna hedef yerleştirilir, dedektörlerin içine veya yanına Dairesel ivmelendiriciler 1929’da icat edilen ilk ivmelendirici tipidir Aslında, ilk cyclotron (aşağıda gösterilmiştir) sadece 4 inç (10 cm) çapındaydı
Photo courtesy Lawrence Berkeley National Laboratory
İlk parçacık ivmelendirici (cyclotron), Ernest O Lawrence tarafından 1929 yılında geliştirilmişti
Lawrence'ın cyclotron’u birbirinden küçük bir boşlukla ayrılmış iki tane Dee adı verilen Dşekilli mıknatıs kullanıyordu Mıknatıslar dairesel bir manyetik alan üretiyorlardı Salınımlı bir voltaj, parçacıkları (iyonları) ivmelendirmek üzere mıknatıslar arasındaki boşlukta bir elektrik alan yaratıyordu Parçacıklar daha hızlı hareket ettikçe, bir hedefe çarpana kadar dairesel yollarının çapı daha da büyüyordu Lawrence’ın cyclotron’u etkileyiciydi ama modern ivmelendiricilerin ulaştığı enerjilere ulaşamıyordu
Modern dairesel ivmelendiriciler parçacıkları hızlandırmak amacıyla bakır dairesel bir tüpün etrafında klystronlar ve elektromıknatıslar bulundururlarÇoğu dairesel ivmelendiriciler parçacığı halkaya girmeden önce başlangıçta hız kazandırmak için kısa bir doğrusal hızlandırıcıya sahiptirler Modern dairesel ivmelendiriciye örnek olarak, Illinios’ta Linkleri sadece kayıtlı üyelerimiz görebilirForumTR üyesi olmak için tıklayınız (Fermilab)’de bulunan ve yaklaşık 10 mil²’ ye (25,6 km² ) uzanan ivmelendiriciyi gösterebiliriz
Photo courtesy Fermilab
Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab)’nin havadan görünüşü
Bir parçacık ivmelendiricinin içi
wekatronikcom