سیکلوترون در مقابل سینکروترون | شتاب دهنده سنکروترون در مقابل شتاب دهنده سیکلوترون
سیکلوترون و سینکروترون دو نوع شتاب دهنده ذرات هستند. شتاب دهنده های ذرات ماشین های بسیار مفیدی در زمینه فیزیک هسته ای هستند. برخوردهای پرانرژی ذرات زیر اتمی مشاهدات بسیار خوبی در مورد ماهیت هسته می دهد. برای کسی که در چنین زمینه ای تحصیل می کند، دانش کامل در شتاب دهنده های سنکروترون و شتاب دهنده های سیکلوترون لازم است. در این مقاله قصد داریم به این موضوع بپردازیم که شتاب دهنده های سیکلوترون و سینکروترون چیست، اصولی که این ماشین ها بر اساس آن ها ساخته شده اند، شباهت ها، کاربردها و در نهایت تفاوت شتاب دهنده های سیکلوترون و شتاب دهنده سنکروترون.
شتاب دهنده سنکروترون چیست؟
شتاب دهنده سنکروترون نوعی شتاب دهنده ذرات است. برای درک واضح شتاب دهنده سنکروترون ابتدا باید مفهوم شتاب دهنده ذرات را درک کرد. وقتی یک ذره باردار به میدان مغناطیسی پرتاب می شود، در یک مسیر دایره ای حرکت می کند. شتاب‌دهنده‌های ذرات برای مطالعه ماهیت اتم‌ها و ذرات زیر اتمی با ایجاد برخورد با سرعت بالا این ذرات و مطالعه خود برخورد و محصولات حاصل از برخورد استفاده می‌شوند. در بیشتر موارد از میدان مغناطیسی برای شتاب بخشیدن به ذرات استفاده می شود. روش عملی برای به دست آوردن برخورد با سرعت بالا با استفاده از دو پرتو ذره ای است که در جهت مخالف می چرخند. با استفاده از این روش به راحتی می توان برخوردهایی با سرعت بالا با سرعت های نسبی تا 99 درصد سرعت نور بدست آورد. با این حال، نظریه نسبیت بیان می کند که نمی تواند سرعت های نسبی بالاتر از سرعت نور وجود داشته باشد. بنابراین، مقدار زیادی انرژی حتی برای شتاب دادن پرتو ذرات به سرعت بالا مورد نیاز است.یک شتاب دهنده سنکروترون از یک میدان مغناطیسی متغیر و یک میدان الکتریکی متغیر استفاده می کند که با افزایش انرژی، پرتو ذرات را در یک مسیر دایره ای مناسب نگه می دارد. یک شتاب دهنده ذرات از یک چنبره با قابلیت تغییر شدت میدان های الکتریکی و مغناطیسی داخل چنبره ساخته شده است. مسیر پرتو ذرات مسیر دایره ای است که توسط چنبره محصور شده است. مفهوم شتاب دهنده سنکروترون توسط سر مارکوس اولیفانت توسعه داده شد. ولادیمیر وکسلر اولین کسی بود که مقاله علمی در مورد شتاب دهنده های سنکروترون منتشر کرد و اولین شتاب دهنده سنکروترون الکترونی توسط ادوین مک میلان ساخته شد.
شتاب دهنده سیکلوترون چیست؟
شتاب دهنده سیکلوترون نیز یک شتاب دهنده ذرات است که بیشتر در پروژه های کوچک استفاده می شود. سیکلوترون یک محفظه خلاء دایره ای است که در آن شتاب ذرات از مرکز شروع می شود. ذرات با شتاب گرفتن مسیر مارپیچی را طی می کنند. سیکلوترون از یک میدان مغناطیسی ثابت و یک میدان الکتریکی با فرکانس ثابت برای شتاب بخشیدن به ذرات استفاده می کند.
تفاوت بین شتاب دهنده های سیکلوترون و سینکروترون چیست؟
• سیکلوترون از یک میدان مغناطیسی ثابت و یک میدان الکتریکی با فرکانس ثابت استفاده می کند، اما سینکروترون از میدان های الکتریکی و مغناطیسی متفاوتی استفاده می کند.
• یک سینکروترون از یک لوله چنبره شکل ساخته شده است، در حالی که سیکلوترون از یک محفظه استوانه ای یا کروی ساخته شده است.
• حالت سنکروترون در اکثر پروژه‌های مقیاس بزرگ مانند برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC) در سرن استفاده میشود، اما سیکلوترون بیشتر در پروژه‌های مقیاس کوچک استفاده میشود.
