מאיץ חלקיקים

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

בול של מאיץ החלקיקים ע"ש קופלר במכון ויצמן
הגדל
בול של מאיץ החלקיקים ע"ש קופלר במכון ויצמן

מאיץ חלקיקים הינו מתקן המקנה אנרגיה גבוהה לחלקיקים.

הומצא על ידי ארנסט לורנס החלקיקים נעים בקרן עד להתנגשותם במטרה קבועה מראש או בקרן חלקיקים אחרת. את ההתנגשות מכוונים שתתרחש באזור של גלאי חלקיקים המאפשרים מעקב מתועד אחר תוצרי ההתנגשות. לימוד ועיבוד המידע הנאסף בגלאים מאפשר לפענח ולהבין את תכונותיהם של החלקיקים המרכיבים את החומר ביקום ואת הכוחות שמועברים ביניהם. אנרגית התנגשות גבוהה יותר מאפשרת הצצה עמוקה יותר למבנה החומר וכוחות היסוד.

מאיצי החלקיקים הגדולים בנויים בצורת טבעת גדולה של אלקטרומגנטים. בעזרת שליטה על הזרם ניתן לשלוט בשדות האלקטרומגנטיים. השדה המגנטי בתורו מכוון את החלקיקים הטעונים. בנוסף שדה חשמלי חזק מאיץ את החלקיקים למהירויות גבוהות.

מאיצי חלקיקים גדולים קיימים ב CERN שעל גבול שויץ-צרפת (מאיץ החלקיקים של האיחוד האירופאי), ובארצות הברית (פרמילאב). מדובר במאיצים שקוטר הטבעת שלהם הוא כ 5 ק"מ, המאיץ ב CERN משתמש בתחנת כח הידרו-אלקטרית פרטית לצרכיו.

מתוכננים מאיצים גדולים יותר שיוכלו להאיץ חלקיקים למהירויות גדולות יותר על מנת לגלות את צפונות החומר, כאשר המאיץ המתוכנן הגדול ביותר הינו LHC (היקפו יגיע לכדי 27 קילומטרים).

[עריכה] שימושים אחרים של מאיצי חלקיקים

כאשר חלקיק טעון כגון אלקטרון נע במעגל (כלומר מאיץ צנטריפטלית), נפלטת קרינה אלקטרומגנטית המכונה קרינת סינכרוטרון. בקרינה זאת ניתן להשתמש לצורך ניסוים שונים. בשנים האחרונות נבנו מספר מאיצי אלקטרונים [1] שלא על מנת לחקור חלקיקים אלמנטריים, אלא כדי לייצר קרינת רנטגן בהירה ומרוכזת המשמשת לניסויים שונים בפיזיקה של חומרים, בכימיה, בביולוגיה מולקולרית, הנדסת חומרים, ועוד.

[עריכה] מאיצים בישראל

מאיץ החלקיקים במכון ויצמן, מבט מבפנים
הגדל
מאיץ החלקיקים במכון ויצמן, מבט מבפנים

בישראל קיים מאיץ ותיק במכון ויצמן. מאיץ זה הינו מאיץ יונים ליניארי, שממוקם במגדל. בראש המגדל ממוקם מקור יונים, המואצים בתוך צינור אופקי על ידי שדה חשמלי חזק. בקצה הצינור מסיטים את קרן החלקיקים כלפי מטה ע"י שדה מגנטי חזק ("Injection Magnet"), ובוררים בעזרתו את מסת היונים שימשיכו. במרכז המגדל מייצרים מטען חשמלי שלילי חזק(על ידי שרשרת נטענת, בדומה למתקן ון-דר-גרף), אליו נמשכים היונים החיוביים. בטרמינל, במרכז צינור, מצוי גם מפשיט יונים - מתקן שבעזרת רדיד מתכתי, או אטומי גז, "מפשיט" את היונים מהאלקטרונים, והופך אותם ליונים שליליים. כעת משהם שליליים הם נדחים ממרכז המגדל כלפי מטה, וממשיכים להאיץ כתוצאה מהכוח החשמלי החזק. בתחתית המגדל ישנו מגנט נוסף, מגנט אנליזה, בעזרתו בוררים את היונים הרצויים (בעלי מספר האלקטרונים המבוקש). היונים ממשיכים בצינור עד לחדר המטרה, בו הם מוקרנים לצרכי הניסוי שנערך. האנרגיה של המאיץ הינה כ-8 מא"ו, והיונים מואצים בו למהירויות של אחוזים בודדים ממהירות האור.

במרכז למחקר גרעיני בנחל שורק נמצא בתהליכי בנייה מאיץ לינארי, בשם שרף, העתיד לפעול בשנת 2009. בשרף יואצו פרוטונים ודויטרונים לאנרגיות של עד 40 מא"ו. בנוסף למחקר בסיסי יינתנו בו שרותי רדיוגרפיה ודיפרקציה של נויטרונים ויפותחו בו שיטות לייצור איזוטופים לשימושים רפואיים.

ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.