دانلو پاورپوینت آماده درسی و دانشگاهی

نام فایل : شتاب دهنده ها

فرمت : .ppt

تعداد صفحه/اسلاید : 66

حجم : 7213 کیلوبایت

شتاب دهنده ها
(سرگذشت ذرات)
نام درس:مقدمه ای بر تکنولوژی هسته ای
شتابدهنده ها دو مشکل را برای فیزیکدانان حل کرده اند. اول چون همه ذرات شبیه موج رفتار می کنند فیزیکدانان از شتابدهنده ها برای افزایش مومنتوم یک ذره استفاده می کنند.بدین ترتیب طول موج آنها را به اندازه کافی کم می کنند تا بتوانند از آن برای کاویدن درون اتمها استفاده کنند. دوم انرژی ذرات سریع برای ساختن ذرات سنگین که فیزیکدانان می خواهند آن را مطالعه کنند استفاده می شود.شتابدهنده ها چگونه کار می کنند؟اساسا یک شتابدهنده ذره را می گیرد وآن را بوسیله میدان الکترومغناطیسی سرعت می دهد و و ذره را محکم به یک هدف و یا دیگر ذرات می زند. اطراف نقطه برخورد آشکارسازهایی وجود دارد که اتفاقات بسیاری را ضبط می کند.پرسش : فیزیکدانان چگونه ذراتی که می خواهند مطالعه کنند را بدست می آورند؟
شتابدهنده ها:
الکترونها : گرم کردن یک فلز باعث می شود الکترونها از سطح آن بیرون انداخته شوند. تلویزیون شبیه یک لامپ پرتو کاتودی از این مکانیزم استفاده می کند.پروتونها : آنها به آسانی به وسیله یونیده کردن اتم هیدروژن فراهم می شود.پادذره ها : برای بدست آوردن پادذرات ابتدا ذرات پرانرژی را به هدفی می زنیم. سپس زوجهای ذرات و پادذرات از فوتونهای مجازی و گلئونها ساخته خواهند شد. میدانهای مغناطیسی می توانند برای جدا کردن آنها از هم استفاده شوند.
چگونه ذرات را برای شتاب دادن فراهم کنیم؟
تهیه کردن ذرات نسبتا آسان است. فیزیکدانان الکترونها را به وسیله گرم کردن فلزات می گیرند و پروتونها بوسیله کندن الکترون از هیدروژن بدست می آید. شتابدهنده ها ذرات باردار را به وسیله میدانهای بزرگ الکتریکی که ذرات را جذب و یا دفع می کند شتاب می دهند. در یک شتابدهنده خطی میدان ،از موجهای الکترومغتاطیسی متحرک بوجود می آید. وقتی یک موج الکترومغناطیسی به دسته ای از ذرات برخورد می کند آنهایی که عقب تر هستند بیشترین پیشروی را دارندو آنهایی که جلوترند کمترین پیشروی را. در این طرح ذرات شبیه یک دسته موج سوار بر جلوی موج الکترومغتاطیسی سوار می شوند. صفحه بعد این روند را در یک انیمیشن قابل فهم نمایش می دهد.
شتابدادن ذرات:

انیمیشن شتاب دادن به ذرات:
راههای بسیار مختلفی برای طراحی کردن شتابدهنده ها وجود دارد که هر یک دارای مزایا و معایبی است . در اینجا لیستی از طراحی های شتابدهنده های بزرگ انتخاب شده است.شتابدهنده ها می توانند بر اساس نوع برخورد ها، به دو دسته تقسیم شوند:هدف ثابت : پرتاب ذرات به یک هدف ثابت.باریکه های برخورد کننده : دو پرتو از ذرات با یکدیگر برخورد داده می شوند.شتابدهنده ها در یکی از دو نوع زیر طراحی می شوند: خطی ها : شتابدهنده های خطی که در آن ذره از یک انتها وارد می شود و از انتهای دیگر خارج می شود.سینکروترونها : شتابدهنده هایی که صورت دایره ساخنه می شوند. که در آنها ذرات می چرخند و می چرخند و می چرخند....
طراحی شتابدهنده:
در یک آزمایش هدف ثابت ذره بارداری همانند الکترون و یا پروتون به وسیله میدان الکتریکی شتاب داده می شودو با یک هدف برخورد می کند که می تواند جامد،مایع و یا گاز باشد. آشکارساز بار ، مومنتوم ، جرم و غیره... ذرات محصول را معلوم می کند. یک مثال این مراحل آزمایش رادرفورد با ورقه طلا است. که در آن منبع رادیواکتیوی ذرات آلفای پر انرژی را تامین می کند.که با هدف ثابت ورقه طلا برخورد می کند. آشکارساز نیز صفحه ای از سولفیدروی بود.
آزمایش های هدف ثابت:
در یک آزمایش باریکه برخورد کننده، دو باریکه از ذرات با انرژی بالا با یکدیگر برخورد می کنند. سودمندی این روش در آن است که هر دو باریکه انرژی جنبشی قابل توجه ای دارند. همچنین در برخورد بین آنها در مقایسه با برخورد هدف ثابت ( با یک باریکه) با انرژی مساوی، احتمال بیشتری برای ایجاد ذرات سنگین وجود دارد . چونکه ما به مطالعه ذراتی با اندازه حرکت زیاد می پردازیم این ذرات طول موج کوتاهی دارند و باعث اکتشافات بهتری می شوند.
آزمایشهای باریکه برخورد کننده:
همه شتابدهنده ها یا خطی هستند یا دایره ای . تفاوت در این است که ذره شبیه گلوله ای از یک تفنگ شلیک می شود( شتابدهنده خطی ) و یا ذره در یک چرخش بسیار سریع می چرخدو در هر بار چرخش ضربه کوچکی را دریافت می کند( شتابدهنده دایره ای ). هر دو نوع ذرات را بوسیله هل دادن آنها با یک میدان الکتریکی شتاب می دهند.شتابدهنده های خطی ، برای آزمایشهای هدف ثابت استفاده می شوند.همچنین به عنوان تزریق کننده شتابدهنده های دایره ای و یا برخورد دهنده های خطی. هدف ثابت:تذریق کننده به شتابدهنده دایره ای:برخورددهنده خطی:
شتابدهنده خطی و دایره ای:
باریکه های حاصل از شتابدهنده دایره ای ( سینکروترون) می تواند برای آزمایشهای برخورد باریکه و یا با خارج کردن از حلقه برای آزمایشهای هدف ثابت نیز استفاده شود.باریکه های برخورد کننده:خارج ساختن برای برخورد به هدف ثابت: ذرات در یک شتابدهنده دایره ای در یک مسیر دایره ای می چرخند زیرا آهنربا های بزرگ مسیر آن را به اندازه کافی خم می کنند تا در داخل شتابدهنده قرار گیرند.
شتابدهنده خطی و دایره ای :

شتابدهنده خطی و دایره ای :

شتابدهنده خطی و دایره ای :
....