Što je cikloron?

Povijest Hrvatske fizika čestica je priča o traženju pronalaska sve manjih komada materije. Kako su znanstvenici duboko ušli u sastav atoma, trebali su pronaći način da ga razdvoje kako bi vidjeli njegove građevne blokove. Oni se nazivaju "elementarnim česticama". Bilo im je potrebno mnogo energije da ih razdvojim. To je također značilo da su znanstvenici morali smisliti nove tehnologije da bi radili ovaj posao.

Za to su osmislili ciklotron, vrstu akceleratora čestica koji koristi konstantno magnetsko polje za držanje nabijenih čestica dok se kreću brže i brže u kružnom spiralnom obrascu. Na kraju su pogodili metu, što rezultira sekundarnim česticama koje bi fizičari mogli proučiti. Ciklotroni se desetljećima koriste u fizikalnim eksperimentima visoke energije, a također su korisni u medicinskim tretmanima raka i drugih stanja.

Prvi ciklotron izgradio je na kalifornijskom sveučilištu u Berkeleyu 1932. godine Ernest Lawrence u suradnji sa svojim studentom M. Stanley Livingston. Stavili su velike elektromagnete u krug, a zatim osmislili način pucanja čestica kroz ciklotron kako bi ih ubrzali. Ovo je djelo zaslužilo Lawrencea 1939. Nobelovu nagradu za fiziku. Prije toga, glavni akcelerator čestica bio je linearni akcelerator čestica,

Od Lawrenceova rada na ciklotronu, ove su testne jedinice izgrađene širom svijeta. Kalifornijsko sveučilište u Berkeleyu izgradilo je nekoliko njih za svoj radijacijski laboratorij, a prvi europski objekt stvoren je u Lenjingradu u Rusiji, u Institutu Radium. Druga je sagrađena tijekom ranih godina Drugog svjetskog rata u Heidelbergu.

Ciklotron je bio veliki napredak u odnosu na linac. Za razliku od dizajna linaka, koji je zahtijevao niz magneta i magnetskog polja za ubrzanje nabijenih čestica ravno pravom, prednost je kružnog Dizajn je bio da će tok nabijenih čestica stalno prolaziti kroz isto magnetsko polje koje stvaraju magneti iznova i iznova, dobivajući malo energije svaki put kad se dogodi tako. Kako su čestice dobivale energiju, stvarale bi sve veće i veće petlje oko unutrašnjosti ciklotrona, nastavljajući dobivati ​​više energije sa svakom petljom. Na kraju bi petlja bila toliko velika da bi snop visokoenergetskih elektrona prošao kroz prozor, a u tom bi trenutku ušao u komoru za bombardiranje na proučavanje. U biti su se sudarili s pločom i ta je čestica raspršila oko komore.

Ciklotron je bio prvi od akceleratora cikličkih čestica i pružao je mnogo učinkovitiji način ubrzavanja čestica za daljnje proučavanje.

Danas se ciklotroni i dalje koriste za određena područja medicinskih istraživanja, a oni se kreću u rasponu od otprilike dizajna tablice do veličina zgrade i više. Druga vrsta je sinkrotron akcelerator, dizajniran 1950-ih, i snažniji je. Najveći ciklotroni su TRIUMF 500 MeV Ciklotrona, koje još uvijek djeluje na Sveučilištu British Columbia u Vancouveru, British Columbia, Kanada, i superprevodnom prstenastom ciklotronu u laboratoriju Riken u Japanu. Preko je 19 metara. Znanstvenici ih koriste za proučavanje svojstava čestica, nečega što se naziva kondenzirana tvar (gdje se čestice lijepe jedna na drugu.

Moderniji modeli akceleratora čestica, poput onih na velikom hadronskom sudaraču, mogu daleko nadmašiti tu razinu energije. Ove takozvane "atomice za razbijanje atoma" izgrađene su tako da ubrzavaju čestice do velike brzine svjetlosti, kao što fizičari pretražuju sve manje komade materije. Potraga za Higgsovim Bosonom dio je LHC-ovog rada u Švicarskoj. Ostali akceleratori postoje u Brookhaven National Laboratory u New Yorku, u Fermilabu u Illinoisu, KEKB-u u Japanu i drugima. Ovo su vrlo skupe i složene verzije ciklotrona, sve posvećene razumijevanju čestica koje čine materiju u svemiru.