Acceleratoare de Particule
-
Upload
stefania-chiuaru -
Category
Documents
-
view
291 -
download
13
description
Transcript of Acceleratoare de Particule
![Page 1: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Acceleratoare de particule
![Page 2: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Definiţie. Clasificare.• Acceleratorul de particule este o instalaţie complexă cu ajutorul căreia,
particulele încărcate electric sunt accelerate sub acţiunea câmpurilor electrice şi magnetice , până la energii cinetice foarte mari. Este utilizat la studiul particulelor elementare şi al structurii nucleului atomic .
• Există o mare varietate de acceleratoare de particule , ele putând fi clasificate după :
a) forma traiectoriei descrise de particule: rectilinie (acceleratoare liniare) sau curbilinie (ciclotronul);
b) după caracterul câmpului electric accelerator: directe, de inducție, rezonante și cu undă progresivă;
c) după domeniul de energii imprimate particulelor: relativiste, nerelativiste;
d) după natura particulelor accelerate: electroni, protoni.
![Page 3: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Scopul accelerării particulelor
Sinteză (formare) de noi elemente cu ajutorul ionilor grei accelerați ; Găsirea celei mai mici particule subatomice, particula care stă la
baza Universului ; Ciocnirea cu alte particule staționare; ciocnire ce rezultă în
descompunerea în alte particule, ele putând fi urmărite și analizate cu diverse aparate (exemplu: camera cu ceață). Prin această ciocnire s-au descoperit cele mai multe particule subatomice.
Se accelerează particula la viteze tot mai mari pentru a se analiza comportamentul ei. Spre exemplu electronul accelerat își mărește masa ;
Obținerea unui flux extrem de ridicat de radiații X într-o instalație acceleratoare denumită sincrotron ;
Acceleratorul de particule este inventat pentru a vedea ce s-a întâmplat după primele secunde de la marea explozie cosmică Big-Bang.
![Page 4: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Acceleratorul Liniar Definiţie :
Un accelerator liniar este un tip de accelerator la care particulele sunt ghidate pe o traiectorie liniară. Este utilizat de cele mai multe ori pentru accelerarea inițială a particulelor pentru un accelerator circular sau, pentru cele de energii foarte mari, direct pentru experimente de fizică.
Acceleratoarele liniare pot fi electrostatice (cum ar fi Generatorul Van de Graaff ) sau electrodinamice (cu cavități RF ).
Schema unui accelerator liniar rezonant
![Page 5: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Un accelerator liniar rezonant se compune din mai multe cavități cilindrice
vidate, în interiorul cărora sunt produse câmpuri electrice de înaltă frecvență, cu
ajutorul unui generator de înaltă frecvență . Lungimea cilindrilor este astfel
aleasă încât, în timp ce un ion străbate unul dintre cilindri , faza generatorului să
varieze cu 180°; deoarece particula acumulează aceeași energie în timpul a două
accelerări succesive, lungimea ln a unui electrod de ordinul n este:
unde: T = perioada generatorului e = sarcina electronului m = masa electronului k = un număr întreg și pozitiv
Stabilitatea traiectoriei se realizează prin focalizare magnetică.
Un astfel de accelerator poate aduce protonii și ionii grei până la circa 70 MeV.
![Page 6: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Un accelerator liniar cu cavităti RF. Un câmp electric alternativ este stabilit prin aplicarea unui voltaj alternativ la electrozi. Deoarece viteza particulelor crește în lungul traiectoriei, electrozii au lungimi diferite.
![Page 7: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Generator Van de Graaff Generatorul Van de Graaff este un generator electrostatic care se bazează pe
încărcarea unei sfere metalice , goale în interior, cu ajutorul unei benzi izolate electrizate, prin contact pe suprafața interioară a sferei. Potențialul electric al acesteia este astfel ridicat până la limita maximă admisă de mediul în care se află sfera.
A fost creat de Robert Van de Graaff în 1929.
este alcătuit din două sfere conductoare S1 și S2, două benzi transportoare B1 și B2 și o sursă de tensiune continuă V. Pentru a mări tensiunea electrică între cele două sfere (limitată de tensiunea de străpungere a mediului) și deci energia particulelor accelerate, acestea sunt așezate într-un mediu de gaz comprimat (până la 10 - 15 atmosfere), cu mare rigiditate dielectrică (de exemplu: hexaflorură de sulf : SF6).
O variantă îmbunătățită o constituie acceleratorul tandem (sau în două trepte). Accelerarea în cel de-al doilea tub de accelerare (până la 10 - 15 Mev) este realizată , în acest caz, după ce ionii negativi (cu energia de circa 5 MeV), proveniți din prima accelerare, sunt trecuți printr-un dispozitiv de schimbare a sarcinii (cameră de gaz), devenind ioni pozitivi. În același fel funcționează acceleratoarele cu trei sau patru trepte .
![Page 8: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Schema de funcţionare a acceleratorului Van de Graaff
Generatorul Van de Graaff
![Page 9: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Accelerator de particule circular
![Page 10: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Ciclotronul Este un tip de accelerator de particule, intermediar între acceleratorul linear
și cel circular. Nu poate accelera particule la viteze apropiate de cea a luminii. Din acest
motiv, a fost înlocuit de betatron și de sincrotron. A fost inventat în 1929 de Ernest Lawrence la Universitatea California
(Berkeley). Primul dispozitiv funcțional a accelerat protoni în 1931 la o energie maximă de 1 MeV (un milion de electronvolți).
Schema ciclotronului Câmpul magnetic din interiorul ciclotronului
![Page 11: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Un ciclotron construit de Ernest Lawrence aflat astăzi la Lawrence Hall of Science în Berkeley, California. Țevi de răcire sunt vizibile pe suprafața celor doi electrozi în formă de D.
![Page 12: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Acceleratorul din laboratorul CERN
Cel mai mare accelerator de particule se află în laboratorul CERN (Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară ) , între Franța și Elveția, marea parte aflându-se în Franța.
Acest accelerator poate accelera atomi până la o viteză de 99,999999% din viteza luminii.
Tunelurile unde sunt băgate particulele se întâlnesc în 4 puncte. În unele zone ale acestor tunele pot atinge temperatura de zero absolut (-273 °C).
Oamenii de știință vor ca prin unirea celor 2 particule să se genereze așa-zisa "particula Dumnezeu".
Acceleratorul de particule din laboratorul CERN este situat la câteva zeci de metri sub pământ , întins pe o distanță de 25km. Au lucrat la el peste 7000 de savanți și fizicieni.
http://cds.cern.ch/record/1495143
![Page 13: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/13.jpg)
13
![Page 14: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/14.jpg)
14
![Page 15: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/15.jpg)
15
![Page 16: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/16.jpg)
16
![Page 17: Acceleratoare de Particule](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022061612/563dbbae550346aa9aaf542b/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Bibliografie :1) http://ro.math.wikia.com/wiki/Accelerator_de_particule
2) http://ro.wikipedia.org/wiki/Accelerator_de_particule#Scopul_acceler.C4.83rii_particulelor
3) http://home.web.cern.ch/
Proiect realizat de Chiuaru Ştefania ( clasa a XII-a C )