Akcelerator – urządzenie służące do przyspieszania
cząstek elementarnych
lub
jonów
do prędkości bliskich
prędkości światła
. Cząstki obdarzone
ładunkiem elektrycznym
są przyspieszane w
polu elektrycznym
. Do skupienia cząstek w wiązkę oraz do nadania im odpowiedniego kierunku używa się odpowiednio ukształtowanego, w niektórych konstrukcjach także zmieniającego się w czasie,
pola magnetycznego
lub elektrycznego.
2MV liniowy akcelerator van der Graffa, konstrukcja z lat 1960
Najprostszymi urządzeniami do przyspieszania cząstek są
działa elektronowe
, które stosuje się w
kineskopach
telewizorów i monitorów,
oscyloskopach
oraz generatorach
promieniowania rentgenowskiego
.
Zastosowanie
1MV akcelerator Cockcrofta - Waltona z 1937 r. stojący w National Science Museum w Londynie.
W zastosowaniach badawczych, akceleratory służą do rozpędzania
cząstek elementarnych
i zderzania ich ze sobą w celu przeprowadzania reakcji jądrowych. Umożliwia to poznawanie własności cząstek i przebiegu owych reakcji. Są one podstawowym narzędziem
fizyki jądrowej
.
W medycynie, akceleratory stosuje się w
radioterapii
, czyli do leczenia schorzeń (
nowotworów
) poprzez naświetlanie ich
promieniowaniem jonizującym
.
Jedne akceleratory mogą być także częściami innych akceleratorów, o większych energiach maksymalnych. Mają one wstępnie rozpędzać cząstki. Są to, tak zwane
akceleratory wstrzykujące (indżektory)
.
Podział
Akceleratory można klasyfikować ze względu na różne cechy:
- rodzaj przyspieszanych cząstek, np. akceleratory
protonów
,
elektronów
,
jonów
ciężkich
- kształt toru przyspieszanych cząstek:
liniowe
,
kołowe
(cykliczne)
- metodę przyspieszania, np.
napięcie
stałe,
wysokiej częstotliwości
, indukowane, wielostopniowe
- maksymalną energię przyspieszenia (keV, MeV, GeV)
- gradient pola przyspieszającego (
stałe
,
zmienne
)
Widok z lotu ptaka na kołowy akcelerator w
Fermilab
.
Główny podział akceleratorów uwzględnia kształt toru i metodę przyspieszania:
Działanie
Cząstki przyspieszane są polem elektrycznym, pole magnetyczne stosuje się do nadania przyspieszanym cząstkom odpowiedniego toru lub skupienia ich.
Pole elektryczne jest tworzone przez specjalne układy generatorów bardzo wysokiego napięcia i przekazywane na układy elektrod. Pole magnetyczne jest tworzone przy pomocy bloków
elektromagnesów
, które są rozmieszczone co jakiś czas na całej linii/obwodzie akceleratora.
Akceleratory nie są urządzeniami uniwersalnymi, np. akcelerator przyspieszający cząstki lekkie, nie będzie mógł zostać użyty do przyspieszania ciężkich jonów. Wynika to z różnicy mas cząstek i progu energii, przy której znaczną rolę zaczynają odgrywać efekty relatywistyczne.
Akceleratory mogą zostać wykorzystane do wytwarzania
antymaterii
.
Gdzie znaleźć