Uludağ Üniversitesi Yüksek Enerji Fiziği

Hızlandırıcılar

Parçacık fiziğinde deneyler yapabilmek için parçacıklara büyük enerjiler vermek gerekir. Parçacıkları çok hızlandırmanın yolu onların kinetik enerjilerini arttırmak ile olur. Bir çok farklı parçacık hızlandırıcısı olsada temelde hepsi aynı şekilde çalışır. Eğer yüklü bir parçacık bir elektrik alana girerse bir kuvvet etkisinde kalır.Pozitif yüklü parçacıklar alan yönünde hızlanırken negatif yüklü parçacıklar alana ters yönde hızlanır.

Günlük yaşamımızdaki basit bir hızlandırıcı elektronları hızlandırarak elektrik üreten bateridir.


Diğer bir örnek televizyonudur.



Tabii ki bu parçacıklar yüksek enerji fiziği deneylerinde kullanılan parçacıklar kadar hızlı değildir. Bir parçacık hızlandırıcısı bir bateriden yaklaşık olarak 10,000,000,000 defa daha kuvvetlidir.

Yüksek enerji fiziğinde kullanılan iki tip hızlandırıcı vardır.

Doğrusal Hızlandırıcılar (Linear Accelerators, LINAC)

Doğrusal hızlandırıcılar anlaşılması en kolay olanıdır. Parçacıklar hızlandırıcının bir ucundan gönderilerek elektrik alan boyunca hızlandırılır. Hızlandırıcı boyunca yüksek enerjilere ulaşır.

Doğrusal hızlandırıcılarda iki çeşit çarpıştırma gerçekleşmektedir. Biri yukarıdaki resimde olduğu gibi elektronun bir elektrik alan altında sabit hedefe çarpmasıdır. Diğeri ters yönde hızlandırılan iki zıt yüklü parçacığın çarpıştırılmasıdır. Parçacıklar ters işaretli yüke sahip olduklarından bir magnetik alanda ters yönde sapacaklar ve şekildeki gibi çarpışacaklardır.

Parçacıklar birbirleri ile ne kadar yüksek hızlarda çarpışırlarsa parçacıkların iç yapısını anlama ihtimalimiz o kadar artacaktır.


Dairesel Hızlandırıcılar (Circular Accelerators)

Dairesel hızlandırıcılarda parçacıklar dairesel bir yörünge boyunca elektrik ve magnetik alan altında hızlandırılırlar. Parçacıklar istenilen yüksek enerji elde edilene kadar yörüngede tekrar ve tekrar döndürüldükten sonra çarpıştırılır. Doğrusal hızlandırıcılarda olduğu gibi burada da iki tip çarpıtırma deneyi gerçekleştirilir. Bir tanesi sabit hedef deneyidir.


Diğeri ters yüklü iki parçacığın dairesel bir yörünge boyunca zıt yönde hızlandırılıp yeterli enerjiye gelindiğinde çarptırılması deneyleridir.


Yüksek enerjili parçacıklar birbirleri ile çarpışacakları için daha yüksek enerjili çarpışmalar olacaktır. Şu anda parçacıklar daha yüksek enerjilerde çarpışmaları bu tür hızlandırıcılarda gerçekleşmektedir.

Dairesel hızlandırıcılardaki problem parçacıkların dairesel yörünge üzerinde hızlandırılmasıyla enerjilerinin büyük bir kısmını radyasyon ile kaybetmeleridir. Enerji kaybının miktarı hızlandırılan parçacığın kütlesine ve halkanın eğrisinin ne kadar keskin olduğuna bağlıdır. Parçacık ne kadar ağırsa o kadar az radyasyon ile enerji kaybı olur. Bu yüzden bu hızlandırıcılar proton antiproton çarpıştırma deneyleri için daha uygundur. Ayrıca hızlandırıcının çevresi ne kadar büyükse o kadar az enerji kaybı olacaktır. Bu yüzden de büyük çaplı hızlandırıcılar daha uygundur.

Last Modified February 12th 2005. Designed by Shiptar