Viac o urýchľovačoch

Lineárne a kruhové urýchľovače

Sú dva základné typy časticových urýchľovačov, lineárne a kruhové. Lineárne urýchľovače urýchľujú zavedený zväzok častíc iba raz. Na konci urýchľovača častice obvykle narazia na terčík a časticový detektor registruje ich interakcie.

Typický lineárny urýchľovač je vytvorený zo série takzvaných driftových trubíc, z ktorých je na každú privedené striedavé napätie. Vnútri driftovej trubice necítia častice žiadnu silu, takže sa iba voľne pohybujú, ale len čo vstúpia do priestoru medzi driftovými trubicami, tak sú urýchľované. Napätie privedené na driftové trubice sa mení, aby sa zaistilo, že sa častice budú vždy urýchľovať v správnom smere.

Skús si urýchľovanie častice sám pomocou tejto hry. Uvažuj o každej batérii ako o driftovej trubici, tvojou úlohou je prepnúť jej polaritu tak, aby bola častica urýchľovaná v správnom smere.

Takto vyzerajú driftové trubice vnútri skutočného lineárneho urýchľovača.

Lineárne urýchľovače sú často používané na študovanie zrážok medzi exotickými krátkožijúcimi časticami. Aby sa to mohlo uskutočniť, najprv sa nastreľuje zväzok bežných častíc na terčík. Tieto častice interagujú s terčíkom a produkujú nové častice rôznych typov, vrátane kratkožijúcich častíc, zaujímavých pre príslušný experiment. Za použitia magnetov možno tieto exotické častice vychýliť a priviesť na ďalší terčík alebo dokonca iný zväzok častíc, aby sa študovali exotické zrážky.

Najvýkonnejší lineárny urýchľovač na svete je v Kalifornii v Urýchľovacom centre v Stanforde (Stanford Linear Accelerator Center), SLAC. Je vyše troch kilometrov dlhý a bol navedený do urýchľovača protibežných zväzkov. Dva zhluky častíc sú urýchľované a potom zakrivené okolo neho, aby sa čelne zrazili jeden s druhým. CERN-ský najväčší urýchľovač, 27 kilometrový Veľký elektrónovo-pozitrónový urýchľovač protibežných zväzkov (Large Electron-Pozitron collider), LEP, robí tie isté veci, ale za využitia kruhového urýchľovača namiesto lineárneho.

Tri kilometre dlhý lineárny urýchľovač v Urýchľovacom centre v Stanforde v Kalifornii je najväčším na svete.

Kruhové urýchľovače majú tú výhodu, že častice môžu byť udržiavané v urýchľovači dlhý čas a že môžu byť úspešne urýchľované obeh po obehu za použitia toho istého zariadenia. Podobne ako lineárne urýchľovače, môžu byť kruhové urýchľovače využité dvoma spôsobmi, na urýchľovanie zväzkov, ich vychýlenia a nastreľovania na terčíky, alebo ako urýchľovače protibežných zväzkov.

Urýchľovače protibežných zväzkov sú účinnejším spôsobom využitia energie, ktorá bola dodaná zväzku. V kruhových urýchľovačoch protibežných zväzkov sú zhluky častíc pohybujúce sa v opačných smeroch privedené do zrážky na jednom alebo viacerých miestach okolo kruhu. V mieste zrážky sa môžu dve jednotlivé častice čelne zraziť využijúc všetku energiu pôvodných častíc. Keď jednotlivý zväzok zasiahne terčík, mnoho jeho energie je roztýlenej v terčíku a je znehodnotená, čo sa týka fyzikálneho výskumu.

Výhodou kruhových urýchľovačov je, že hoci zrážky medzi jednotlivými časticami v opačne sa pohybujúcich zväzkoch sú relatívne veľmi vzácne, tieto zväzky môžu byť nepretržite udržiavané v obehu niekoľko hodín. Nedostatkom však je, že častice, ktoré sú urýchľované strácajú energiu pri vyžarovaní elektromagnetického žiarenia, ako sú urýchľované okolo kruhu. To znamená, že im musí byť neustále dodávaná energia.