Cyclotron versus Synchrotron | Synchrotron Accelerator versus Cyclotron Accelerator
Cyclotron en synchrotron zijn twee soorten deeltjesversnellers. Deeltjesversnellers zijn zeer nuttige machines op het gebied van kernfysica. De hoogenergetische botsingen van subatomaire deeltjes geven zeer goede waarnemingen over de aard van de kern. Voor iemand die zo'n vakgebied bestudeert, is een gedegen kennis van synchrotronversnellers en cyclotronversnellers vereist. In dit artikel gaan we bespreken wat cyclotron- en synchrotronversnellers zijn, de principes waarop deze machines zijn gebaseerd, hun overeenkomsten, toepassingen en ten slotte de verschillen tussen cyclotronversnellers en synchrotronversnellers.
Wat is Synchrotron Accelerator?
Een synchrotronversneller is een soort deeltjesversneller. Men moet eerst het concept van deeltjesversneller begrijpen, om de synchrotronversneller duidelijk te begrijpen. Wanneer een geladen deeltje in een magnetisch veld wordt geprojecteerd, beweegt het zich op een cirkelvormig pad. Deeltjesversnellers worden gebruikt om de aard van atomen en subatomaire deeltjes te bestuderen door botsingen met hoge snelheid van dergelijke deeltjes te maken en de botsing zelf en de producten van de botsing te bestuderen. Een magnetisch veld wordt in de meeste gevallen gebruikt om de deeltjes te versnellen. De praktische methode om botsingen met hoge snelheid te verkrijgen, is door twee deeltjesbundels te gebruiken die in tegengestelde richtingen draaien. Met deze methode is het gemakkelijk om botsingen met hoge snelheid te verkrijgen met relatieve snelheden tot wel 99 procent van de lichtsnelheid. Echter,de relativiteitstheorie stelt dat er geen relatieve snelheden hoger kunnen zijn dan de lichtsnelheid. Daarom is zelfs een enorme hoeveelheid energie nodig om de deeltjesbundel tot een hoge snelheid te versnellen. Een synchrotronversneller gebruikt een wisselend magnetisch veld en een wisselend elektrisch veld, die de deeltjesbundel op een juiste cirkelvormige baan houden wanneer de energie toeneemt. Een deeltjesversneller is gemaakt van een torus die de intensiteit van elektrische en magnetische velden in de torus kan veranderen. Het pad van de deeltjesbundel is het cirkelvormige pad dat wordt omsloten door de torus. Het concept van de synchrotronversneller is ontwikkeld door Sir Marcus Oliphant. Vladimir Veksler was de eerste die een wetenschappelijk artikel publiceerde over synchrotronversnellers, en de eerste elektronensynchrotronversneller werd gebouwd door Edwin McMillan.
Wat is Cyclotron Accelerator?
Cyclotron-versneller is ook een deeltjesversneller, die vooral wordt gebruikt in kleinschalige projecten. Een cyclotron is een cirkelvormige vacuümkamer waar de versnelling van deeltjes in het midden begint. De deeltjes nemen een spiraalvormig pad terwijl ze worden versneld. De cyclotron gebruikt een constant magnetisch veld en een elektrisch veld met constante frequentie om de deeltjes te versnellen.
Wat is het verschil tussen Cyclotron en Synchrotron Accelerators?
• Cyclotron gebruikt een constant magnetisch veld en een elektrisch veld met constante frequentie, maar de synchrotron maakt gebruik van verschillende elektrische en magnetische velden.
• Een synchrotron is gemaakt van een torusvormige buis, terwijl de cyclotron is gemaakt van een cilindrische of bolvormige kamer.
• De synchrotron-modus wordt gebruikt in de meeste grootschalige projecten zoals de grote hadron-collider (LHC) bij CERN, maar de cyclotron wordt vooral gebruikt in kleinschalige projecten.
