بخشی از پاورپوینت
--- پاورپوینت شامل تصاویر میباشد ----
اسلاید 1 :
شتابدهنده ها:
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؟
اسلاید 2 :
چگونه ذرات را برای شتاب دادن فراهم کنیم؟
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.
اسلاید 3 :
شتابدادن ذرات:
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.
اسلاید 4 :
طراحی شتابدهنده:
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...
.
اسلاید 5 :
آزمایش های هدف ثابت: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.
اسلاید 6 :
آزمایشهای باریکه برخورد کننده:
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.
اسلاید 7 :
شتابدهنده خطی و دایره ای:
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:
اسلاید 8 :
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.
اسلاید 9 :
چگونه یک ذره در یک دایره حرکت می کند؟
نگه داشتن هر شیئ متحرکی در یک دایره به نیروی ثابتی که به سمت مرکز دایره به شیئ وارد می شود نیاز دارد. در یک شتابدهنده دایره ای ، میدان الکتریکی به ذرات باردار شتاب می دهد در حالی که آهنربا های بزرگ نیروی جانب مرکز لازم برای خم کردن مسیر ذرات در یک دایره را فراهم می آورند.(در شکل چپ سرعت ذرات بوسیله بردار سفید نشان داده شده است در حالی که نیروی جانب مرکز ایجاد شده بوسیله آهنربا ها با بردار زرد نشان داده شده است.)
وجود میدان مغناطیسی، انرژی ذرات را زیاد یا کم نمی کند . میدان مغناطیسی، فقط مسیرهای ذرات را در طول قوس شتابدهنده خم می کند. آهنرباها همچنین برای هدایت کردن باریکه های ذرات باردار به سمت هدفها و متمرکز کردن باریکه ها استفاده می شود، همانند کانونی کردن نور توسط عدسیهای نوری.
پرسش : اگر میدان مغناطیسی الکنرون را در جهت عقربه های ساعت منحرف کند، پوزیترون در کدام جهت حرکت می کند؟
اسلاید 10 :
مزیتهای انواع شتابدهنده : مزیت شتابدهنده دایره ای بیشتر از شتابدهنده خطی است زیرا ذرات در یک شتابدهنده دایره ای (سینکروترون)زمان زیادی را می چرخند و در هر بار چرخش چندین ضربه انرژی را دریافت می کنند. بنابر این سینکروترونها می توانند ذرات با انرژی بسیار بالا را بدون زیاد شدن دما فراهم کنند. علاوه بر این چونکه ذرات تعداد دفعات بیشتری می چرخند شانس بیشتری برای برخورد کردن در مکانهایی که باربکه ها به یکدیگر می رسند دارند.از طرف دیگر ساختن شتابدهنده های خطی بسیار ساده تر از شتابدهنده های دایره ای است زیرا آنها به میدانهای مغناطیسی بزرگ برای اینکه ذرات را در یک دایره نگه دارد، نیازی ندارند.همچنین شتابدهنده های دایره ای ، به شعاع خیلی بزرگی برای رساندن ذرات تا انرژی های به اندازه کافی بالا نیازدارند، بنابر این ساختن آنها گران است.
