Sinkrotron

Bir Senkrotron özel bir dairesel parçacık hızlandırıcı çeşitidir. Siklotron kavramından üremiş olan senkrotronda, parçacıklara yön veren manyetik alan, artan kinetik enerjili bir parçacık ışınına senkronize (eş-zamanlı) olduğundan zaman-bağımlıdır.

Senkrotron, çok büyük tesislerin inşa edilmesine olanak veren ilk parçacık hızlandırıcı kavramlarından biriydi. Bunu ışın eğme, odaklama ve hızlandırmayı değişik kısımlara ayırarak başarmıştır.

İlk elektron senkrotronu Edwin McMilan tarafından 1945'te inşa edilmiştir. McMillan farkında olmasa da, senkrotronun ilkeleri Vladimir Veksler tarafından ilk defa Rusça bir bilimsel dergide basılmıştı.[1][2][3] İlk proton senkrotronu Sir Marcus Oliphant tarafından dizayn edilmiş ve 1952'de inşa edilmiştir.[2][4][5]

Çalışma Prensipleri

Relativistik parçacıklar için yörünge yarıçapı enerji ile artmaktadır. Pratikte, manyetik alanın üretilmesinde teorik bir limit vardır. Klasik mıknatıslarla 1.5 T, süper iletken mıknatıslarla B=5 T’ ya kadar çıkılabilmektedir. Bu, enerjinin 1 GeV’den büyük olduğu durumlarda yarıçapın birkaç metre büyümesi demektir ve böylesine hızlı bir artışı dengeleyecek bir mıknatısın üretilebilmesi neredeyse imkânsızdır. Bu nedenle parçacığın her defasında küçük saptırıcı mıknatıslardan geçtiği fakat sabit yörüngede dolandığı hızlandırıcı fikri ortaya atıldı. Yarıçap sabit olduğundan denklemine göre sabit olmalıdır. Başka bir deyişle B manyetik alanı enerji ile senkronize (eş zamanlı) olarak artmalıdır. Bu tip hızlandırıcılara “senkrotron” denir.

Senkrotron, parçacığı hızlandırmak için bir ya da birden fazla RF kaynağı bulundurabilir. Senkrotronun L çevresi, dalgaboyunun tam katı olmalıdır (senkronizim koşulu). Parçacıklar ancak bu sayede her defasında aynı fazda hızlandırıcı bölgeye gelmektedir. Senkrotronlarda, eğer hızlandırılan parçacık elektron ise kendiliğinden elektromanyetik bir ışınım yayınlanmaktadır. Parçacığın enerjisi arttıkça yayınlanan radyasyonda artmaktadır. Senkrotronlar, parçacıkları E=0 dan başlayan bir enerjiyle hızlandıramamaktadır. Bunun nedeni, tam olarak B=0 dan çalışmaya başlayan ve lineer olarak artan bir mıknatısın üretilememesidir. Bu sorun, parçacığın ideal yörüngesinden sapmasına ve demetin kaybolmasına neden olur. Bu nedenle, parçacıkların senkrotrona gelmeden önce lineer hızlandırıcılarda belli bir enerjiye ulaşması sağlanır.

Kaynakça
  1. J. David Jackson and W.K.H. Panofsky (1996). "EDWIN MATTISON MCMILLAN: A Biographical Memoir" (PDF). National Academy of Sciences. 21 Ekim 2012 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Ocak 2012.
  2. Wilson. "Fifty Years of Synchrotrons" (PDF). CERN. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Ocak 2012.
  3. Veksler, V. I. (1944). "A new method of accelerating relativistic particles". Comptes Rendus (Doklady) de l’Academie Sciences de l’URSS. 43 (8). ss. 329-331.
  4. Nature 407, 468 (28 September 2000).
  5. Rotblat, Joseph (28 Eylül 2000). "Obituary: Mark Oliphant (1901–2000)". Nature. Erişim tarihi: 15 Ocak 2012.

Dış bağlantılar
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.