Võtmekomponendiks Van de Graaff’i kiirendis on Van de Graaff’i generaator, leiutatud 1931. Suur õõnes sfääriline konduktor tõetub isoleeritud sambale aluse kohal. Sfääri laetakse mitte midagi puutuva liikuva rihma abil. Rihmale antakse positiivne laeng ( tegelikult tõmmatakse elektronid elektroodi abil rihmalt ära), mis kannab selle laengu sfääri sisemusse, kus laeng “pühitakse” sfäärilisele kondaktorile. Mida rohkem tuuakse laenguid üles, seda kõrgemalt laetuks saab sfäär. Kogu protsess vajab energiat. Kui ühendada Van de Graaff generaatorid tühja toruga, milles on H või He ioonide allikas (p või α), siis see toru käitub nagu kiirendi, sest suur positiivne pinge kiirendab neid osaksei nii et nad lendavad vastu maandatud märklauda toru lõpus.
Lineaarsed kiirendid
Lineaarsetes kiirendites toimub kiirendamine sirgetel segmentidel. Igat segmenti läbib kiirendatav osake ainult ühe korra.
16. november 2006
Cockroft-Walton kiirendi
Cockroft-Waltoni kiirendis ioniseeritakse vesinik gaas, et tekitada negatiivseid ioone, mis koosnevad kahest elektronist ja ühest prootomist. Edasi kiirendatakse ioone positiivse pingega, seni kuni jõutakse energiani 750 keV. See on umbes 30 korda suurem energia kui teleri kineskoobis oleval elektronkiirel.
Selle kiirendi leiutasid John D. Cockroft ja Earnest T. S. Walton Cavendishi laboratooriumis Inglismaal. Selline kiirendi koosneb multiastmelisest pinge jagajast, mis kiirendab ioone lineaarselt.
Seda tüüpi kiirendit tunnustatakse esimese seadeldisena tuuma kunstliku jagajana reaktsioonis, kus pommitati liitiumit kiirendatud prootonitega (1932).
p + 7Li +
Cockroft ja Walton olid võimelised sellisest kiirendist saama osaksesi energiaga mitmeid sadu kilo-elektronvolte ning selle ülemine piir on umbes 1 MeV. Ülemine piir on tingitud “elektrilisest lahendist” välk.
Selle kiirendi leiutasid John D. Cockroft ja Earnest T. S. Walton Cavendishi laboratooriumis Inglismaal. Selline kiirendi koosneb multiastmelisest pinge jagajast, mis kiirendab ioone lineaarselt.
Seda tüüpi kiirendit tunnustatakse esimese seadeldisena tuuma kunstliku jagajana reaktsioonis, kus pommitati liitiumit kiirendatud prootonitega (1932).
p + 7Li +
Cockroft ja Walton olid võimelised sellisest kiirendist saama osaksesi energiaga mitmeid sadu kilo-elektronvolte ning selle ülemine piir on umbes 1 MeV. Ülemine piir on tingitud “elektrilisest lahendist” välk.
Kõrge energiaga osakesed
Kõrge energiaga osakesed
Kõrge energiani kiirendatud osaksed on projectiles –mürsud, mis saavad sondeerida tuuma sisemust ja nukleoneid, mida nad pommitavad. Tähtis faktor on et kiiresti liikuvad mürsud suudavad paljastada rohkem detaile. Lainepikkus mürskosakestele on antud de Broglie lainepikkusega:
(1)
Valem näitab, mida suurem on pommitaja osakese inertsmoment, seda väiksem on lainepikkus ja mida väiksem on lainepikkus seda peenemaid detaile suudame avastada. See ongi põhjus, miks hiljutistel aastatel on ehitatud järjest kõrgema ja kõrgema energiaga kiirendeid.
Näide: Milline on lainepikkus ja sellest järelduvalt eraldatavus kiiratud elektronidele, mille energia on 1.3 GeV?
Lahendus: , mis on umbes 2500 elektroni massi (0.51 MeV/c2). Meil on siin tegemist relativistlike kiirustega, elektroni kiirus on peaaegu c = 3.0 * 108 m/s. [Sellise kiiruse saime KE = mc2-m0c2 ≈ mc2; ja valemist E2 = p2c2 + m2c4 ≈ p2c2 seni kuni m0c2 on väike vörreldes pc-ga siis p2c2 = m2v2c2 ≈ m2c4, st v ≈ c.] Sellest
kus mc2 = 1.3 GeV. Sellest
,
või 0.96 fm. Maksimaalne võimalik resolutrioon selliste energiaga elektronide puhul on suurem kui valgus mikroskoobis (kus valguse lainepikkus on λ ≈ 500 nm).
Kõrge energiani kiirendatud osaksed on projectiles –mürsud, mis saavad sondeerida tuuma sisemust ja nukleoneid, mida nad pommitavad. Tähtis faktor on et kiiresti liikuvad mürsud suudavad paljastada rohkem detaile. Lainepikkus mürskosakestele on antud de Broglie lainepikkusega:
(1)
Valem näitab, mida suurem on pommitaja osakese inertsmoment, seda väiksem on lainepikkus ja mida väiksem on lainepikkus seda peenemaid detaile suudame avastada. See ongi põhjus, miks hiljutistel aastatel on ehitatud järjest kõrgema ja kõrgema energiaga kiirendeid.
Näide: Milline on lainepikkus ja sellest järelduvalt eraldatavus kiiratud elektronidele, mille energia on 1.3 GeV?
Lahendus: , mis on umbes 2500 elektroni massi (0.51 MeV/c2). Meil on siin tegemist relativistlike kiirustega, elektroni kiirus on peaaegu c = 3.0 * 108 m/s. [Sellise kiiruse saime KE = mc2-m0c2 ≈ mc2; ja valemist E2 = p2c2 + m2c4 ≈ p2c2 seni kuni m0c2 on väike vörreldes pc-ga siis p2c2 = m2v2c2 ≈ m2c4, st v ≈ c.] Sellest
kus mc2 = 1.3 GeV. Sellest
,
või 0.96 fm. Maksimaalne võimalik resolutrioon selliste energiaga elektronide puhul on suurem kui valgus mikroskoobis (kus valguse lainepikkus on λ ≈ 500 nm).
Kuidas füüsikud osakesi uurivad?
Kuidas füüsikud osakesi uurivad.
Osakesed on erakordselt väikesed, nende uurimiseks on vaja kasutada väga spetsiifilisi seadeldisi, milleks on kiirendid. Need on tohutult suured masinad, milles antakse osakestele väga kõrge energia nivoo ning siis pommitatakse selle osakesega teist osakest. Punkti ümber, kus kokkupõrge toimub, teadlased monteerivad erinevaid instrumente, näiteks detektoreid, mis annavad reaktsioonist informatsiooni. Osakesi kiirendades ja neid siis kokku põrgatades, saavad füüsikud identifitseerida componente, mis tekitavad uusi osakesi ning paljastada vastastikmõjude olemust.
Osakesed on erakordselt väikesed, nende uurimiseks on vaja kasutada väga spetsiifilisi seadeldisi, milleks on kiirendid. Need on tohutult suured masinad, milles antakse osakestele väga kõrge energia nivoo ning siis pommitatakse selle osakesega teist osakest. Punkti ümber, kus kokkupõrge toimub, teadlased monteerivad erinevaid instrumente, näiteks detektoreid, mis annavad reaktsioonist informatsiooni. Osakesi kiirendades ja neid siis kokku põrgatades, saavad füüsikud identifitseerida componente, mis tekitavad uusi osakesi ning paljastada vastastikmõjude olemust.
Miks füüsikud osakesi uurivad?
Teadlased on avastanud, et kogu universumi mateeria koosneb väikesest arvust erinevatest elementaarosakestest. Mõned nendest osakestest on stabiilsed, mõned eksisteerisid vaid sekundimurdosa peale Suurt Pauku. Vaid tohutu suure energiaga, mida meil õnnestub tekitada kiirendites, suudame neid osakesi uuesti sünnitada. Kiirendite abil saame pilgu heita minevikku, universumi algusaega. Kiirendid aitavad meil aru saada, millest koosnevad tähed, Maa, kõik see mis meid ümbritseb. Isegi iseendist saame tänu kiirenditele rohkem teada.
14. november 2006
9. november 2006
Cockroft-Walton kiirendi.
Cockroft-Waltoni kiirendis ioniseeritakse vesinik gaas, et tekitada negatiivseid ioone, mis koosnevad kahest elektronist ja ühest prootomist. Edasi kiirendatakse ioone positiivse pingega, seni kuni jõutakse energiani 750 keV. See on umbes 30 korda suurem energia kui teleri kineskoobis oleval elektronkiirel.
Selle kiirendi leiutasid John D. Cockroft ja Earnest T. S. Walton Cavendishi laboratooriumis Inglismaal. Selline kiirendi koosneb multiastmelisest pinge jagajast, mis kiirendab ioone lineaarselt.
Seda tüüpi kiirendit tunnustatakse esimese seadeldisena tuuma kunstliku jagajana reaktsioonis, kus pommitati liitiumit kiirendatud prootonitega (1932).
p + 7Li +
Cockroft ja Walton olid võimelised sellisest kiirendist saama osaksesi energiaga mitmeid sadu kilo-elektronvolte ning selle ülemine piir on umbes 1 MeV. Ülemine piir on tingitud “elektrilisest lahendist” välk.
Kasutatud weebilehed
http://www.lbl.gov/abc/wallchart/chapters/11/1.html
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/accel3.html
http://www.rtftechnologies.org/emtech/cockroft-walton.htm
Tsüklotron
Sellest Videost on teemakohane vaid esimesed 7 minutit.
Juttu on Stanford Linear Accelerator'i nimelises keskuses asuvast tsüklotronist ning antiikaegsete dokumentide lugemisest. Üpris informatiivne!
Juttu on Stanford Linear Accelerator'i nimelises keskuses asuvast tsüklotronist ning antiikaegsete dokumentide lugemisest. Üpris informatiivne!
Stephen Hawking's Universe
Väga hea film, kuid kahjuks juba enamasti teada tuntud asjad. Ülevaade keskaja alkeemikutest tänapäeva teadlasteni. Pikemalt peatutakse Mendelejevil, Curil, Einsteinil, Rutherfordil. Filmis väike õpetus, kuidas ehitada algelist kiirendit ja detektorit.
Filmi 32. minut, algeline kiirendi
Filmi 46 - 47. minut, pildid osakseste tantsust kiirendites
Filmi 32. minut, algeline kiirendi
Filmi 46 - 47. minut, pildid osakseste tantsust kiirendites
Tellimine:
Postitused (Atom)
