Kaj je cikloron?

Zgodovina fizika delcev je zgodba o iskanju vedno manjših kosov snovi. Ko so znanstveniki poglobili globino atoma, so morali najti način, kako ga razdeliti, da bi videli njegove gradnike. Temu pravimo "osnovni delci". Za razmikanje je bilo potrebno veliko energije. To je pomenilo tudi, da so morali znanstveniki izmisliti nove tehnologije za to delo.

Za to so zasnovali ciklotron, vrsto pospeševalca delcev, ki uporablja konstantno magnetno polje za zadrževanje nabitih delcev, ko se gibljejo hitreje in hitreje v krožnem spiralnem vzorcu. Sčasoma so zadeli tarčo, zaradi česar so se fiziki učili. Ciklotroni se že desetletja uporabljajo v visokoenergetskih fizikalnih poskusih, uporabni pa so tudi pri zdravljenju raka in drugih stanj.

Prvi ciklotron je leta 1932 zgradil na kalifornijski univerzi v Berkeleyju Ernest Lawrence v sodelovanju s študentom M. Stanley Livingston Velike elektromagnete so postavili v krog in nato zasnovali način, kako delce ustreliti skozi ciklotron, da jih pospešijo. To delo si je Lawrence prislužil Nobelovo nagrado za fiziko iz leta 1939. Pred tem je bil glavni pospeševalnik delcev linearni pospeševalnik delcev,

Od Lawrenceovega dela na ciklotronu so te testne enote nastajale po vsem svetu. Kalifornijska univerza v Berkeleyju je zgradila več teh za svoj radiacijski laboratorij, prvi evropski objekt pa je bil ustvarjen v Leningradu v Rusiji pri Inštitutu Radium. Druga je bila zgrajena v prvih letih druge svetovne vojne v Heidelbergu.

Ciklotron je nad linočo močno izboljšal. V nasprotju z zasnovo linac, ki je potrebovala vrsto magnetov in magnetnih polj za pospeševanje napolnjenih delcev v ravni črti, je prednost krožne zasnovan je bil, da bi tok napolnjenih delcev nenehno prehajal skozi isto magnetno polje, ki ga ustvarjajo magneti vedno znova in znova, pri čemer dobiva nekaj energije vsakič torej. Ko so delci pridobivali energijo, bi naredili večje in večje zanke okoli notranjosti ciklotrona, pri čemer bi z vsako zanko še naprej pridobivali več energije. Sčasoma bi bila zanka tako velika, da bi žarek visokoenergijskih elektronov šel skozi okno, ko bi vstopili v kabinet za razstreljevanje na preučevanje. V bistvu so trčili v ploščo, ki je razkropila delce po komori.

Ciklotron je bil prvi izmed pospeševalcev cikličnih delcev in je omogočil veliko učinkovitejši način za pospeševanje delcev za nadaljnje preučevanje.

Danes se ciklotroni še vedno uporabljajo za določena področja medicinskih raziskav in segajo po velikosti od približno namiznih modelov do velikosti zgradbe in več. Druga vrsta je sinhrotron pospeševalnik, zasnovan v petdesetih letih prejšnjega stoletja, in je zmogljivejši. Največji ciklotroni so TRIKUMF 500 MeV Ciklotrona, ki še vedno deluje na Univerzi British Columbia v Vancouvru, British Columbia, Kanada, in superprevodnem obroču Cyclotron v laboratoriju Riken na Japonskem. Preko 19 metrov je. Znanstveniki jih uporabljajo za preučevanje lastnosti delcev, kar se imenuje kondenzirana snov (kjer se delci držijo drug drugega.

Sodobnejši modeli pospeševalcev delcev, kakršne so na velikem hadronskem trkalniku, lahko daleč presežejo to energijsko raven. Ti tako imenovani "atomistični drobilniki" so bili narejeni tako, da delce pospešijo do hitrosti svetlobe, saj fiziki iščejo vse manjše koščke snovi. Iskanje Higgsovega Bosona je del LHC-jevega dela v Švici. Drugi pospeševalniki obstajajo v Brookhaven National Laboratory v New Yorku, v Fermilabu v Illinoisu, na KEKB na Japonskem in drugih. Gre za zelo drage in zapletene različice ciklotrona, vse namenjene razumevanju delcev, ki sestavljajo zadevo v vesolju.