A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
Tomuto článku alebo sekcii chýbajú odkazy na spoľahlivé zdroje, môže preto obsahovať informácie, ktoré je potrebné ešte overiť. Pomôžte Wikipédii a doplňte do článku citácie, odkazy na spoľahlivé zdroje. |
Časticový urýchľovač je zariadenie, ktoré pomocou elektrického poľa udeľuje elektricky nabitým časticiam vysokú rýchlosť. Existujú dva základné typy urýchľovačov: lineárny a kruhový. Po urýchlení je časticiam postavený do cesty terčík. Pri náraze doňho sa prichádzajúce častice rozptýlia a ak majú dostatočne veľkú energiu, vznikajú pritom ďalšie častice (produkty zrážky). Na zaznamenanie toho, čo sa deje pri zrážke častíc s detektorom slúžia časticové detektory.
Časticové urýchľovače a detektory sa používajú na skúmanie zloženia hmoty okolo nás - atómov, elementárnych častíc, kvarkov. Použitá metóda sa dá zjednodušene prirovnať k skúmaniu zloženia a fungovania auta analýzou úlomkov vznikajúcich pri jeho čelnom náraze do betónového múru. Pri tomto prirovnaní platí podobná závislosť ako pri urýchľovačoch: čím väčšiu rýchlosť autu dodáme, na tým menšie časti sa rozbije. Podobne častice urýchlené na väčšie rýchlosti nám umožňujú skúmať zloženie hmoty s väčšou presnosťou, na menších dĺžkach. To je zároveň dôvod, prečo sa stavajú stále väčšie urýchľovače. V súčasnosti dosahujú urýchľované častice energie zhruba 1 TeV (na zariadení TEVATRON vo Fermilabe, USA). V roku 2008 by mala byť dosiahnutá energia 7 TeV (na LHC v CERN-e, Švajčiarsko - pozri nižšie).
Lineárny urýchľovač
V lineárnom urýchľovači sa urýchľované častice pohybujú po priamke v trubici, na ktorej konci je terčík. Jeho nevýhodou je to, že zatiaľ čo v kruhovom urýchľovači môžu byť častice urýchľované počas mnohých obehov, v lineárnom urýchľovači máme k dispozícii iba jeden prelet častice trubicou. Naopak jeho výhodou je, že častice nie je potrebné udržiavať na kruhovej dráhe.
Lineárne urýchľovače sú preto populárne na dosahovanie pomerne malých energií, kedy dĺžka potrebnej trubice nie je príliš veľká. Najväčší lineárny urýchľovač je SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) v USA, ktorý má dĺžku 3,2 kilometra. Elektróny a pozitróny sú v ňom urýchľované na energie do 50 GeV. Uvažuje sa o výstavbe medzinárodného lineárneho urýchľovača v rokoch 2015-2020 s dĺžkou približne 30 kilometrov, v ktorom by bolo možné dosiahnuť vyššie energie.
Konštrukcia lineárneho úrýchľovača
Najjednoduchší urýchľovač je tvorený dvoma elektródami. Najčastejšie využitie bývalo v CRT obrazovkách. V prípade použitia v röntgene je druhá elektróda nahradená terčíkom, kde elektróny po náraze vyžarujú brzdné- röntgenové žiarenie.[1]
Prvý lineárny urýchľovač zostrojili anglický fyzik John Douglas Cockcroft a írsky fyzik Ernest Walton. Použili kaskádový násobič napätia – Cockcroft–Waltonov generátor, kde jeho vysoké napätie priviedli priamo na urýchľovacie elektródy.[2]
Pre získanie vyšších energií sa najčastejšie používa konštrukcia viacnásobných elektród, ktoré sú riadené spoločnou frekvenciou. Častica s nábojom je elektrostaticky urýchľovaná v medzerách medzi elektródami. Vzhľadom na zvyšujúcu sa energiu a teda i rýchlosť častice je každá nasledujúca vzdialenosť medzier a teda i dĺžka elektród zväčšená úmerne zvýšeniu rýchlosti častice. [3] V priestore pohybu urýchľovanej častice musí byť vytvorené hlboké vákuum.[1]
Kruhový urýchľovač
V kruhovom urýchľovači sa urýchľované častice pohybujú po kruhovej dráhe. Sú na nej udržiavané pomocou magnetického poľa, na ich urýchľovanie je aj v tomto prípade používané elektrické pole.
Pohyb po zakrivenej dráhe nie je iba technickou komplikáciou. Problém spočíva najmä v tom, že častice pohybujúce sa po kruhovej dráhe majú veľké zrýchlenie (odstredivá sila). Podľa teórie relativity a teórie elektromagnetizmu častica, ktorá má nejaké zrýchlenie kolmé na smer jej pohybu vyžaruje elektromagnetické žiarenie (tiež synchrotrónové žiarenie).
Pri kruhovom urýchľovači je preto energia časticiam dodávaná elektrickým poľom znižovaná vlastným vyžarovaním týchto častíc. Toto vyžarovanie sa dá znížiť zväčšením polomeru dráhy (dostredivá sila je nepriamo úmerná polomeru dráhy, čiže sa tým zmenší). To je dôvodom, prečo potrebujeme na dosahovanie vyšších energií kruhové urýchľovače stále väčších rozmerov.
V auguste 2008 by mal byť dokončený najväčší urýchľovač LHC (Large Hadron Collider) v CERNe. Protóny v ňom dosiahnu energie do 7 TeV. Jeho výstavba začala v roku 1995 a odhaduje sa, že si celkovo vyžiada zhruba 8 miliárd dolárov.
Rýchlosť vs. energia
Pri experimentoch na časticových urýchľovačoch je zvykom hovoriť o energiách, ktoré v nich častice dosahujú. Je to tak kvôli tomu, že rýchlosť týchto častíc je veľmi blízka rýchlosti svetla a je preto jednoduchšie povedať "elektrón má energiu 50 GeV" než "elektrón má rýchlosť 0,99999999995-násobku rýchlosti svetla" (desať deviatok a potom päťka).
Pretože rýchlosti týchto častíc sú relativistické, na vzťah ich energie a rýchlosti, je potrebné použiť relativistické vzorce:
kde v je rýchlosť častice v m/s, m0 je pokojová hmotnosť v kg, c je rýchlosť svetla a E je energia častice v J.[4]
Potom napríklad elektrón urýchlený na energiu 1eV (=1,6E-19J) sa pohybuje rýchlosťou 593 km/s a protón (s pokojovou hmotnosťou=938 MeV/c2=1,67E-27 kg) a s tou istou energiou sa pohybuje rýchlosťou 13,4 km/s.
Urýchľovače na Slovensku
Na Slovensku, na Materiálovotechnologickej fakulte STU, so sídlom v Trnave, je na výskumné účely, v projekte „Vedeckovýskumné centrum excelentnosti SlovakION pre materiálový a interdisciplinárny výskum“[5], používaný lineárny 6 MV urýchľovací systém s vysokým prúdom zväzku a viacúčelový 500 kV vzduchom izolovaný urýchľovací systém pre iónovú implantáciu.[6]
Referencie
- ↑ a b Najjednoducjší urýchľovač - Obr. 8, Kollar. Priemyselné zdroje žiarenia . Bratislava: Univerzita Komenského, . Dostupné online.
- ↑ louiseboylan@eircom.net. PARTICLE PHYSICS . homepage.eircom.net, . Dostupné online. (po anglicky)
- ↑ Encyklopedie fyziky REICHL, Jaroslav; VŠETIČKA, Martin. Lineární urychlovač . fyzika.jreichl.com, . Dostupné online.
- ↑ Příklad z fyziky . vascak.cz, . Dostupné online.
- ↑ REŠETOVA, Kvetoslava. Vedeckovýskumné centrum excelentnosti SlovakION - Strojárstvo / Strojírenství . engineering.sk, . Dostupné online.
- ↑ MTF STU. Zariadenia a technológie na oblasti technológie iónového lúča . teaming.mtf.stuba.sk, . Dostupné online. Archivované 2022-05-19 z originálu.
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.
Antény
Chemické zdroje elektriny
Chladenie v elektrotechnike
Elektrická sústava automobilu
Elektrická trakcia
Elektrické prístroje
Elektrické súčiastky
Elektrické spotrebiče
Elektrické stroje
Čítanie (elektrotechnika)
Činný výkon
Štatistická dynamika
Živý vodič
Admitancia
Antiparalelné zapojenie
Asynchrónny motor
Blúdivý prúd
Bočník (elektrotechnika)
Diak (polovodičový prvok)
Displej s kvapalnými kryštálmi
Elektrická inštalácia
Elektrická rezonancia
Elektrická sila
Elektrická vodivosť
Elektrické zariadenie
Elektrický obvod
Elektrický zvonec
Elektroenergetika
Elektromer
Elektrometer
Elektromobil
Elektromotor
Elektromotorické napätie
Elektrotechnický náučný slovník
Elektrotechnika
Elektrotechnológia
Fázor
Faradayova klietka
Frekvencia (fyzika)
Graetzov mostík
Impedancia
Indukčnosť
Induktancia
Istič
Izolácia (elektrotechnika)
Izolant
Jadro vodiča
Jednobran
Jednosmerný prúd
Joulovo teplo
Katóda
Koaxiálny kábel
Kompenzácia účinníka
Konduktometria
Konektor (elektrotechnika)
Korónový výboj
Lanko (elektrotechnika)
Leptanie
Logické hradlo
Magnetická susceptibilita
Magnetizácia (veličina)
Merný elektrický odpor
Mobilné zariadenie
Napájací zdroj
Napäťový chránič
Napäťový násobič
Nortonova veta
Odpínač
Odpojovač
OLED
Olovený akumulátor
Paralelné zapojenie
Peltierov článok
Plošná hustota elektrického prúdu
Poistka (elektrotechnika)
Posuvný prúd
Prúdový chránič
Prenosové médium
Prieletový klystrón
Primárny elektrochemický článok
Reaktancia
Rekuperácia (dopravný prostriedok)
Relé
Reproduktorová výhybka
Rezistancia
Rozhranie (interface)
Sériové zapojenie
Seebeckov jav
Sekundárny elektrochemický článok
Settopbox
Skrat
Sonar
Spínač
Spínaný zdroj
Straty v mikropásikových vedeniach
Striedavý prúd
Stupeň ochrany krytom
Svetelná výbojka
Symetrizačný člen
Technická normalizácia
Tepelné relé
Tepelne vodivostný detektor
Termočlánok
Théveninova veta
Transformátor
Transformátor s fázovou reguláciou
Trojfázová sústava
Tuhá fáza (elektronika)
Tyratrón
Usmerňovač (elektrotechnika)
Uzemnenie
Uzol (vodiče)
Vírivý prúd
Výbojka
Varistor
Ventilátor
Vodič (elektrotechnika)
Voltov stĺp
Vstavaný systém
Zásuvka (elektrotechnika)
Zdroj (elektrotechnika)
Zisk antény
Text je dostupný za podmienok Creative
Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších
podmienok.
Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky
použitia.
www.astronomia.sk | www.biologia.sk | www.botanika.sk | www.dejiny.sk | www.economy.sk | www.elektrotechnika.sk | www.estetika.sk | www.farmakologia.sk | www.filozofia.sk | Fyzika | www.futurologia.sk | www.genetika.sk | www.chemia.sk | www.lingvistika.sk | www.politologia.sk | www.psychologia.sk | www.sexuologia.sk | www.sociologia.sk | www.veda.sk I www.zoologia.sk