text background
Σημείο εκπομπής σωματιδίων
Φωρτισμένο σωματίδιο: ηλεκτρόνιο
Κούφιος σωλήνας σε σχήμα D
Σημείο εκπομπής σωματιδίων
Φωρτισμένο σωματίδιο: ηλεκτρόνιο
Κούφιος σωλήνας σε σχήμα D
Ποίος ανακάλυψε το κύκλοτρο;
'Αλλοι επιταχυντές σωματιδίων.
Το Κύκλοτρο είναι ένας κυκλικός επιταχυντής φορτισμένων, υποατομικών σωματιδίων (και ο πρώτος κυκλικός επιταχυντής σωματιδίων που κατασκευάστηκε). Αποτελείται από  δύο εσωτερικά άδειους σωλήνες σχήματος D που είναι τοποθετημένοι "πλάτη με πλάτη", δηλαδή κάπως έτσι.         
Στο κέντρο αυτών των δύο σωλήνων υπάρχει μια συσκευή που παράγει φορτισμένα σωματίδια (συνήθως ηλεκτρόνια ή πρωτόνια). Όλα αυτά βρίσκονται μέσα σε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο, το οποίο παράγεται από ένα πολύ ισχυρό ηλεκτρομαγνήτη. Ο ηλεκτρομαγνήτης αναγκάζει τα σωματίδια να κινηθούν σε κυκλικές τροχιές. Στο κενό ανάμεσα στους δύο σωλήνες σε σχήμα D υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο. Το ηλεκτρικό αυτό πεδίο είναι εναλλασσόμενο. Έτσι κάθε φορά που περνάνε από το ένα D στο άλλο, τα σωματίδια επιταχύνονται.
Έστω ότι την πρώτη φορά τα σωματίδια περνάνε στο κενό ανάμεσα στους σωλήνες σχήματος D με φορά από δεξιά στα αριστερά. Το πεδίο έχει την ίδια φορά με αυτά για να τα επιταχύνει. Τα σωματίδια διαγράφουν μισό "κύκλο" και πρέπει να περάσουν στον άλλο σωλήνα σχήματος D. Όταν τα σωματίδια φτάσουν στον κενό χώρο η φορά του ηλεκτρικού πεδίου έχει αλλάξει, δηλαδή είναι από τα αριστερά προς τα δεξιά, έτσι ώστε το ηλεκτρικό πεδίο να έχει την ίδια φορά με τα κινούμενα σωματίδια και να τα επιταχύνει πάλι. Τα σωματίδια διαγράφουν μισό "κύκλο" και πρέπει να περάσουν στον άλλο σωλήνα σχήματος D. Η φορά του ηλεκτρικού πεδίου έχει πάλι αλλάξει ώστε να είναι ίδια με την κίνηση των σωματιδίων.
  Επειδή επιταχύνονται κάθε φορά που αλλάζουν D κινούνται σε κυκλική τροχιά με μεγαλύτερη όμως ακτίνα από την προηγούμενη. Έτσι η κίνηση τους είναι σπειροειδής (και όχι κυκλική). Μετά από αρκετές περιστροφές τα σωματίδια φτάνουν στην περίμετρο το κύκλοτρου και στη συνέχεια βγαίνουν από αυτό και κινούνται με μεγάλη ταχύτητα προς το στόχο.  Έτσι η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια των φορτισμένων σωματιδίων και καταλήγει σε πυρηνική όταν τα σωματίδια χτυπήσουν το στόχο τους.
Όταν η κινητική ενέργεια που αποκτούν τα σωματίδια ξεπεράσει μια συγκεκριμένη τιμή (γύρω στα 20 ΜeV) η μάζα τους αρχίζει να αυξάνει σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας. Αυτό τα επιβραδύνει λίγο. Έτσι χρειάζεται η συχνότητα εναλλαγής του ηλεκτρικού πεδίου να προσαρμόζεται για να μπορεί να ακολουθεί την περιστροφή των σωματιδίων. Για το λόγο αυτό δημιουργήθηκε το synchrocyclotron. Στο synchrocyclotron καθώς τα σωματίδια αυξάνουν σε μάζα, η συχνότητα του ηλεκτρικού πεδίου μειώνεται έτσι ώστε να συγχρονίζεται με τα σωματίδια.
Το πιο μεγάλο κύκλοτρο στον κόσμο ξεκίνησε τη λειτουργία του το 1988 στο National Superconducting Cyclotron Laboratory at Michigan State University.
© 2003-2014 Δέσποινα Μ. Γαρυφαλλίδου Αθήνα