เครื่องเร่งอนุภาคซินโครตรอน (synchrotron accelerator)
เครื่องเร่งอนุภาคซินโครตรอนจัดเป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่ได้รับการพัฒนาสูงสุด.สามารถเร่งอนุภาคให้มีพลังงานสูงมากถึงระดับGeV. ด้วยหลักการเรโซแนนซ์เชิงวง. ซึ่งสนามแม่เหล็กและความถี่ของสนามอาร์เอฟเปลี่ยนแปลงแบบเป็นคาบ. ภายในเครื่องเร่งซินโครตรอนอนุภาคถูกเร่งไปตามวงโคจรที่รัศมีคงที่. อนุภาคประจุที่ถูกเร่งได้แก่ อิเล็กตรอน โปรตอน และไอออนหนัก. และอนุภาคประจุที่ถูกเร่งมักถูกกักไว้ให้อยู่ในบริเวณวงกลมที่มีรัศมีแน่นอนที่เรียกว่า "วงแหวนสะสมอนุภาค" (storage rings)
หลักการของเครื่องเร่งอนุภาคซินโครตรอนอาศัยปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "พร้อมสัมพันธ์"(synchronize)ระหว่างความถี่ของสนามไฟฟ้าที่ใช้เร่งอนุภาคเท่ากับความถี่ในการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่ถูกเร่งโดยเมื่อทั้งสองความถี่มีค่าเท่ากันหรือที่เรียกว่าพร้อมสัมพันธ์กันแล้ว อนุภาคก็จะถูกเร่งให้มีความเร็วสูงใกล้ความเร็วแสงและมีพลังงานสูงได้ จากนั้นสนามแม่เหล็กจะบังคับให้อนุภาคเลี้ยวเป็นวง อนุภาคประจุเมื่อเคลื่อนที่เป็นวงกลมจะปล่อยพลังงานออกมาในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟ้า เรียกว่า "แสงซินโครตรอน "หรือ รังสีซินโครตรอน (synchrotron radiation)โดยทั่วไปเมื่ออิเล็กตรอนถูกยิงออกจากแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอน(electron gun)หรือไอออนถูกยิงออกจากแหล่งกำเนิดไอออน(ion source)แล้วจะถูกเร่งโดยเครื่องเร่งเชิงเส้น (linear accelerator)ซึ่งเป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่ใช้หลักการเร่งอนุภาคแบบเดียวกับเครื่องเร่งอนุภาคซินโครตรอนแต่มีลักษณะการเคลื่อนที่ของอนุภาคเป็นเส้นตรง อนุภาคจะถูกเร่งด้วยเครื่องเร่งเชิงเส้นจนมีพลังงานสูงอยู่ในช่วง 20-50 MeV ก่อนที่จะเข้าสู่วงแหวนเร่งของเครื่องเร่งอนุภาคซินโคร-ตรอน(booster ring) เมื่ออนุภาคได้รับการเร่งจนมีพลังงานสูง 1 GeV ก็จะถูกดึงเข้าสู่วงแหวนกักเก็บอนุภาค(storage ring) ซึ่งเป็นวงแหวนสะสมอนุภาคประจุพลังงานสูง ภายในเป็นสุญญากาศ มีรัศมีและสนามแม่เหล็กที่พุ่งผ่านคงที่ เมื่ออนุภาคมีประจุเคลื่อนที่เป็นวงกลมจะสูญเสียพลังงานบางส่วน โดยการปลดปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา หรือที่เรียกว่าแสงซิน-โครตรอน ซึ่งเป็นแสงที่มีคุณลักษณะพิเศษที่โดดเด่นหลายประการเช่น มีความสว่างจ้ามาก ความเข้มแสงสูงและมีลำแสงที่คม มีสเปคตรัมต่อเนื่อง โดยให้แสงที่ มีความถี่ตั้งแต่ย่านอินฟราเรดจนถึงเอ็กซ์เรย์ ทำให้เป็นแหล่ง กำเนิดแสงชนิดเดียวที่สามารถเลือกช่วงความยาวคลื่นหรือ พลังงานที่ต้องการใช้งานได้ ตามต้องการ หรือในแง่ของการศึกษาอนุภาคมูลฐานเครื่องเร่งอนุภาคซินโครตรอนจะมีวงแหวนกักเก็บอนุภาค 2วงที่สะสมอนุภาคสองชนิด จากนั้นจะเร่งให้ชนกันในลำอนุภาคสำหรับชน(colliding beam) เพื่อศึกษาอนุภาคที่เกิดขึ้นต่อไปตัวอย่าง วงแหวนกักเก็บอนุภาคสำหรับกักเก็บอิเล็กตรอนและโปรตอน เพื่อใช้ศึกษาเกี่ยวกับอนุภาคมูลฐานที่ Stanford เรียกว่า Stanford Positron Electron Accelerator Rings (SPEAR) ซึ่งจากการทดลองทำให้ค้นพบควาร์กมีเสน่ห์(charm quark) และทาว( tau )
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น