Senkrotron

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Atla: kullan, ara

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'de 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.[4][5][2]

Çalışma Prensipleri[değiştir | kaynağı değiştir]

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[değiştir | kaynağı değiştir]

  1. ^ J. David Jackson and W.K.H. Panofsky (1996). "EDWIN MATTISON MCMILLAN: A Biographical Memoir". National Academy of Sciences. http://www.nap.edu/html/biomems/emcmillan.pdf. Erişim tarihi: 2012-01-15. 
  2. ^ a b Wilson. "Fifty Years of Synchrotrons". CERN. http://accelconf.web.cern.ch/accelconf/e96/PAPERS/ORALS/FRX04A.PDF. Erişim tarihi: 2012-01-15. 
  3. ^ Veksler, V. I. (1944). "A new method of accelerating relativistic particles". Comptes Rendus (Doklady) de l’Academie Sciences de l’URSS 43 (8): 329–331. http://books.google.fi/books?id=665HAQAAIAAJ. 
  4. ^ Nature 407, 468 (28 September 2000).
  5. ^ Rotblat, Joseph (2000-09-28). "Obituary: Mark Oliphant (1901–2000)". Nature. http://www.nature.com/nature/journal/v407/n6803/full/407468a0.html. Erişim tarihi: 2012-01-15. 

Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]

Commons-logo.svg
Wikimedia Commons'ta
Senkrotron ile ilgili çoklu ortam belgeleri bulunmaktadır.