Parçacıq Sürətləndirici Nədir

Salam dostlar bugünkü yazımızda Zərrəcik Sürətləndirici nədir, parçacıq sürətləndirici istifadə sahələri, çembersel parçacıq sürətləndirici, xətti parçacıq sürətləndiriciləri sizlərə izah edəcəyəm. Atom və ya atom altı miqyasında texniki sahədə olduğu qədər araşdırma sahəsində də ehtiyac duyulan, quruluşu, istiqaməti və enerjisi qətiliklə bilinən parçacıqları əldə bulundurmadan fayda vardır. Hissəciklərin təbii qaynaqları, radyoaktiflikle kosmik işıldama. Radyoaktiflik ancaq aşağı enerjili hissəciklər edir. Kosmik ışımasıysa, bizi təsadüfi bir şəkildə Yer səthinə dağılmış, nəzərdə tutulmayan enerjilərdə ki zərrəciklərlə bombardman edir. Bu baxımdan, 1920-ci illərin sonuna doğru araşdırmaçılar, parçacıqları hızlandırabilecek ilk qurğuları hazırlamağa başladılar.

Ancaq, bir elektrik yükü daşıyan qərarlı hissəciklər (elektronlar və ya protonlarla bunların əleyhdar parçacıqları və hər cür ion) bir elektrik sahəsi təsiri altında sürətləndirilə bilər. Amma, sabit elektrik sahələri bir neçə milyon voltta çoxunu verə bilməz və bu sərhədləri keçmək üçün iki cür qurğu istifadə olunur:


Xətti Zərrəcik Sürətləndirici, bir vakuum balonu içində bir doğru boyunca hərəkət edər və alternativ elektrik sahəsinin uyğun alternaslarınca hızlandırılır. Daha sonra bu hissəciklər istifadə edilmək üzrə fırlatılır
Çembersel Zərrəcik Sürətləndirici, maqnetik bir sahədə parçacıqları təhrif, bağlı bir orbit içində qalmağa məcbur edər; bu parçacıqlar hər dövrdə, geçişleriyle eyni faza nizamlanan bir alternativ elektrik alanınca hızlandırılır. Maksimum enerjini artırmaq üçün müxtəlif texniki imkanlar art arda tətbiq: çevrimsel sürətləndiriciləri, eynivaxtlı sürətləndiriciləri, eynivaxtlı çevrimsel sürətləndiriciləri, və s.

Enerjini daha yaxşı istifadə etmək üçün çarpıştırıcılar nəzərdə tutulmuşdur; bunlarda əks yönlərdə gəzən kiçik hissəcik paketləri qarşılaşar: bu gün istifadə edilən ən böyük sürətləndiriciləri bu növdəndir. Bunlar, Kainatın təməl komponentlərini təşkil edən təməl parçacıqları araşdırmada istifadə cihazlardır. Parçacıq çarpıştırıcılarında istifadə enerji, 1930-ci ildən başlayaraq dözərək artdı; bu meyl daha kiçik kosmos-zaman strukturlarını araşdırma işlərində yenə artaraq davam edəcəyə bənzəyir; bu da getdikcə daha çox enerji toplanacağı mənasını verər.

parçacıq Sürətləndirici

Yüklü hissəciklər bir neçə MeV'luk (milyon elektron volt) bir enerji iletebilmek üçün, bunları bir neçə milyon voltluq elektrik sahəsi içinə püskürtmək kifayətdir. Bu bəzi texniki çətinliklər doğurur (delinme, dayanıqlılıq problemləri), amma 25 MeV'luk enerjilər, Van də Graaff hızlandırıcılarında olduqca məşhurdur; bunlarda yüksək gərginlik, bir izolyator qayışla daşınan elektrik yüklü elektrod üzərində əldə edilir.
Daha böyük enerjilər üçün R. Wideroe, alternativ elektrik sahəsi istifadə hazırladı; bu sahəsi, səhv istiqamətdə olduğunda ekran vəzifəsi edəcək uzanan metal borularla örtməyi düşünürdü. Bu sistem getdikcə daha da yaxşılaşdırıldı; xətti hızlandırıcılarda və ya linaclarda parçacıqların gəzdiyi vakuum boru bir dalğa yönlendiricisidir və elektrik sahəsi, bu borunun içində zərrəciklərlə eyni zamanda dolaşır. Bu hissəciklər da beləcə bütün yolları boyunca, sürətləndirmə qüvvətinin təsiri altında qalar. Linaclar, ionların (orta enerjilərə qədər) və xüsusilə elektronların sürətləndirilməsinə fayda. Yüksək tezlikli sahələrlə elektronlar, bu gün metrdə 10 MeV'a qədər sürətləndirilə; həddindən artıq iletkenli və çox yüksək tezlikli sürətləndirici boşluqlar istifadə sahəsində, böyük irəliləmələr gözlənilir.

1932-ci ildə E. O. Lawrence parçacıqların orbitini maqnetik bir sahə ilə eğrileştirmeyi düşündü; beləcə hissəciklər bir çox dəfə eyni elektrik sahəsi içindən, sahə ilə eyni fazda qalaraq keçməyə məcbur: çembersel sürətləndiriciləri bu qanuna dayanır. Beləcə hissəciklər hər dövrdə sürət qazanar və çox yüksək enerjilərə çatar. Maqnetik sahədə sabitse, parçacıqların orbit diametri hər dövrdə artar və sonunda, fırlatıldıkları maqnit uclarına gəlir; bu şəkildə çalışan çevrimsel sürətləndirici 30 MeV'a qədər çıxa bilər. Oxşar qanuna əsaslanaraq, parçacıqların sürətləri üzərində göreliliğin təsirini anlamaq üçün sürətləndirici frenkansı dəyişdirilərək bir neçə yüz MeV əldə edilə bilər: bu nəticə, ağır ionları hızlandırmada hələ çox istifadə eynivaxtlı çevrimsel hızlandırıcılarda əldə edilə bilər.

Parçacıq Sürətləndirici İstifadə Sahələri

Parçacıq fizikası mümkün olan ən yüksək enerjili sürətləndiriciləri istifadə. İstifadə edilə biləcək bütün imkanlar sonrasında bir hızlandırıcının daha böyük bir hızlandırıcıya parçacıq verici olaraq da istifadə edilməsi, bu sonuncusununsa daha da böyük bir hızlandırıcıya eyni vəzifəni etməsi nadir bir vəziyyət deyil. Beləcə, laboratoriyaların çoxunda müxtəlif nəsillərə aid gerçək sürətləndirici komplekslere rast gəlinməkdədir.

Amma sürətləndirilmiş parçacıqların da tətbiq sahələri vardır. İstənən parçacıq və enerjiyə görə, sürətləndirmə texnikalarından biri və ya o biri istifadə edilə bilər. Necə ki, Van də Graaff sürətləndiriciləri yarı keçiricilər səthlərinə ağır ionları yerləşdirmədə, sənət əsərlərinin tarixlərini təyin və araşdırılmasında istifadə edilər. Sinxron çevrimsel sürətləndiriciləri ağır ionları sürətləndirər və çox kiçik dəlikli filtrləri çıxarmağa və ya səth işləmədə istifadə edilər. Nəhayət çevrimsel elektron sürətləndiriciləri hekimlikte, şişlərin müalicəsində istifadə edilməkdədir.

Yüngül hissəciklər olan elektronların orbitləri əyrildiyini enerjilərinin bir qismini ışımayla itirməsi, uzun müddət çembersel elektron sürətləndiricilərinin imkanlarını məhdudlaşdıran bir hadisə olaraq qəbul edildi; ancaq bu görüş, fiziklər, bu eyni vaxtda sürətləndirici işığının başqa üsullarla əldə edilməsi çətin olan dalğa boyunda fotonlardan ibarət sıx bir ağı meydana gətirdiyini gördükdə dəyişdi. Köhnə eyni vaxtda elektron sürətləndiriciləri (ACO və Orsay'deki DCİ kimi), sonra bu istifadə üçün xüsusilə hazırlanmış və edilən sürətləndiriciləri (Grenoble'daki ESRF Avropa eyni vaxtda sürətləndiricisi kimi) arxa arxaya qatı maddələri, səth qüsurlarını, zülalların və başqa üzvi molekulların strukturlarını araşdırmaq üçün istifadə edildi.
Parçacıq Hızlandırıcılarda çox inkişaf etmiş texnologiyalar istifadə bu texnikalar arasında çox yüksək tezlikli elektrik sahələri, klassik və ya həddindən artıq iletkenli elektromıknatıs maqnetik sahələri, aşın vakumlar, kompleks informasiya qurğuları sayıla bilər. Bu xüsusiyyətləriylə sürətləndiriciləri, çox irəli texnikalar üçün bir sınaq vasitəsi olmaqda və sənayeləşmiş ölkələr (və ya qitələr) arasında böyük bir rəqabət doğurmaqdadır. Çox böyük ölçüsü və çox yüksək xərciylə bu elmi cihazlar, yüksək elm deyilən yeni bir elmi ÖRGÜTLEMEK inkişafını təmin etdi. Eyni zamanda beynəlxalq əməkdaşlığın yaradılmasında da böyük qatqıları olan bu sürətləndiriciləri ən əhəmiyyətli nümunəsi 1952-ci ildə Avropa Nüvə Araşdırma Şurasının adıyla qurulan və daha sonra Avropa Parçacıq Fizikası Laboratoriyası (CERN) adını alan quruluşdur.