Różnica między cyklotronem a synchrotronem

Cyclotron vs Synchrotron | Synchrotron Accelerator vs Cyclotron Accelerator
 

Cyklotron i synchrotron to dwa rodzaje akceleratorów cząstek. Akceleratory cząstek to bardzo przydatne maszyny, jeśli chodzi o fizykę jądrową. Zderzenia wysokoenergetyczne cząstek subatomowych dają bardzo dobre obserwacje dotyczące natury jądra. Dla kogoś, kto studiuje taką dziedzinę, wymagana jest gruntowna wiedza na temat akceleratorów synchrotronowych i akceleratorów cyklotronowych. W tym artykule omówimy, czym są akceleratory cyklotronowe i synchrotronowe, zasady, na których oparte są te maszyny, ich podobieństwa, zastosowania, a także różnice między akceleratorami cyklotronowymi i akceleratorowymi.

Co to jest Synchrotron Accelerator?

Akcelerator synchrotronowy jest rodzajem akceleratora cząstek. Najpierw należy zrozumieć pojęcie akceleratora cząstek, aby jasno zrozumieć akcelerator synchrotronowy. Gdy naładowana cząstka jest rzutowana na pole magnetyczne, porusza się po torze kołowym. Akceleratory cząstek są używane do badania natury atomów i cząstek subatomowych poprzez tworzenie zderzeń takich cząstek z dużą prędkością oraz badanie samego zderzenia i produktów zderzenia. W większości przypadków do przyspieszenia cząstek stosuje się pole magnetyczne. Praktyczną metodą uzyskiwania zderzeń z dużą prędkością jest użycie dwóch wiązek cząstek obracających się w przeciwnych kierunkach. Za pomocą tej metody łatwo jest uzyskać zderzenia o dużej prędkości przy prędkościach względnych sięgających 99 procent prędkości światła. Jednak teoria względności mówi, że prędkości względne nie mogą być wyższe niż prędkość światła. Dlatego ogromna ilość energii jest potrzebna nawet do przyspieszenia wiązki cząstek z dużą prędkością. Akcelerator synchrotronowy wykorzystuje zmienne pole magnetyczne i zmienne pole elektryczne, które utrzymują wiązkę cząstek na właściwej ścieżce kołowej, gdy energia jest zwiększana. Akcelerator cząstek składa się z torusa z możliwością zmiany natężenia pól elektrycznych i magnetycznych wewnątrz torusa. Ścieżka wiązki cząstek jest ścieżką kołową zamkniętą przez torus. Koncepcję akceleratora synchrotronowego opracował Sir Marcus Oliphant. Vladimir Veksler był pierwszą osobą, która opublikowała artykuł naukowy na temat akceleratorów synchrotronowych, a pierwszy elektronowy akcelerator synchrotronowy został skonstruowany przez Edwina McMillana.

Co to jest Cyclotron Accelerator?

Akcelerator cyklotronowy jest także akceleratorem cząstek, który jest najczęściej stosowany w projektach na małą skalę. Cyklotron to okrągła komora próżniowa, w której przyspieszenie cząstek rozpoczyna się w środku. Cząsteczki poruszają się spiralnie podczas przyspieszania. Cyklotron wykorzystuje stałe pole magnetyczne i pole elektryczne o stałej częstotliwości do przyspieszenia cząstek.