Comment fonctionne un synchrotron? - La particule a simplement expliqué

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Un synchrotron est un accélérateur de particules pour l'énergie maximale et donc on trouve habituellement dans les grandes installations. Les champs électriques accélèrent les particules, les champs magnétiques les garder sur l'anneau de cours. Mais comment ça correspondait avec autant de précision?

Ainsi, un synchrotron est construit

  • En principe, un synchrotron est un accélérateur circulaire ou anneau. Les particules d'accélération de passer à travers une orbite prédéterminée fixe innombrables fois - par opposition à un accélérateur linéaire ou un betatron, qui agrandit dans la trajectoire circulaire avec l'augmentation de l'accélération.
  • Les particules résultantes sur une orbite circulaire fixe sont utilisant des champs magnétiques.
  • Accélère les particules de champs à haute fréquence qui sont régulièrement dans l'espace annulaire sont. La fréquence de ces champs est - comme son nom "synchrotron" dit déjà - synchrone augmenté avec l'Teilchenumlauf. Mettez simplement, obtenant ainsi les particules correspondent exactement une impulsion, par le champ électrique à haute fréquence.
  • Le flux de particules est pré-accélérée par un accélérateur linéaire, avant d'être introduit au moyen d'aimants de commande de l'anneau synchrotron. L'accélération est habituellement appelé. Grappes.
  • Un synchrotron peut être utilisé pour stocker et expérience avec les grappes accélérées, par exemple, à des emplacements prédéterminés dans l'espace annulaire.

Équilibres et de résonance conditions - Comment ça marche

Mais comment ça marche? Pour la réussite de l'accélération des particules dans un synchrotron applique en principe deux conditions aux limites:

  • Afin de maintenir les particules sur la trajectoire circulaire de rayon R, la force centripète doit être à chaque instant de l'articulation force de Lorentz dans un champ magnétique.
  • La règle suivante se applique: mv / R = Q * B * v, où m = masse des particules, v = vitesse des particules, Q = charge des particules et B = densité de flux magnétique.
  • L'accélération de la synchronisation correcte, seulement lorsque la fréquence du champ électrique est égale à la fréquence de rotation des Teilchenpaketes.
  • En fonctionnement, par conséquent, à la fois la force du champ magnétique et la fréquence doit augmenter au cours de l'accélération. Ce processus peut être réalisé avec des séquences pré-programmées ou des mesures correctives.
  • Les électrons peuvent être accélérés à une vitesse proche de la lumière relativement rapidement avec un synchrotron. Protons atteindre des énergies de plus de GeV.
  • Synchrotrons importantes sont en DESY à Hambourg, au CERN à Genève et dans BESSY Berlin.Und FAIR au GSI Darmstadt est le nouveau projet d'avenir, qui est actuellement en construction.

Par ailleurs, cette façon forcée sur une circulaire électrons anneau donner une partie de leur énergie en soi-disant rayonnement synchrotron, selon une accélération de haute énergie des rayons X, qui est approprié pour de nombreuses études .. Ce sous-produit sape-énergie est donc tout à fait souhaitable.

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