回旋加速器和粒子物理學
粒子物理學的歷史是一個尋求尋找更小物質(zhì)的故事。隨著科學家深入研究原子的構(gòu)成，他們需要找到一種方法將其分開以查看其構(gòu)建塊。這些被稱為"基本粒子"。它需要大量的能量才能將它們分開。這也意味著科學家們必須提出新技術(shù)來完成這項工作。
為此，他們設計了回旋加速器，這是一種使用恒定磁場來保持帶電粒子的粒子加速器，因為它們以圓形螺旋圖案更快更快地移動。最終，他們擊中了一個目標，這導致物理學家學習的二次粒子。回旋加速器已用于高能物理實驗數(shù)十年，也可用于癌癥和其他疾病的醫(yī)學治療。
回旋加速器的歷史
第一個回旋加速器于1932年由Ernest Lawrence與他的學生M.Stanley Livingston合作在加州大學伯克利分校建造。他們將大型電磁鐵放在一個圓圈中，然后設計出一種通過回旋加速器發(fā)射粒子以加速它們的方法。這項工作使勞倫斯獲得了1939年諾貝爾物理獎。在此之前，使用的主要粒子加速器是線性粒子加速器，簡稱Iinac。第一臺linac于1928年在德國亞琛大學建成。Linac目前仍在使用，特別是在醫(yī)學領域，以及作為更大和更復雜的加速器的一部分。
自從Lawrence'在回旋加速器上工作以來，這些測試單元已經(jīng)在世界各地建造。加州大學伯克利分校為其輻射實驗室建造了其中的幾個，第一個歐洲設施是在俄羅斯的Leningrad的鐳研究所創(chuàng)建的。另一個是在第二次世界大戰(zhàn)初期在海德堡建造的。
回旋加速器有很大的改進與需要一系列磁體和磁場以直線加速帶電粒子的linac設計相反，圓形設計的好處是帶電粒子流將繼續(xù)通過相同的磁場由磁鐵來回產(chǎn)生，每次獲得一點能量時間是這樣做的。隨著粒子獲得能量，它們會在回旋加速器內(nèi)部形成越來越大的環(huán)路，每個環(huán)路繼續(xù)獲得更多的能量。最終，環(huán)路會非常大，以至于高能電子束會穿過窗戶，此時它們將進入轟擊室進行研究。實質(zhì)上，它們與一塊板碰撞，并在腔室周圍散布顆粒。
回旋加速器是第一個循環(huán)粒子加速器，它為加速粒子進一步研究提供了更有效的方法。
現(xiàn)代的回旋加速器
今天，回旋加速器仍然用于醫(yī)學研究的某些領域，其尺寸范圍從大致桌面設計到建筑尺寸和更大。另一種類型是同步加速器，設計于20世紀50年代，功能更強大。**的回旋加速器是TRIUMF 500 MeV回旋加速器，該回旋加速器仍在加拿大不列顛哥倫比亞省溫哥華的不列顛哥倫比亞大學運行，日本理研實驗室的超導環(huán)回旋加速器仍在運行。它有19米。科學家們用它們來研究粒子的性質(zhì)，稱為凝聚物質(zhì)（粒子彼此粘附）。
更現(xiàn)代的粒子加速器設計，例如大型強子對撞機的設計，遠遠超過這個能級。這些所謂的"原子粉碎器"已經(jīng)建成，使粒子加速到非常接近光速，物理學家搜索更小的物質(zhì)。尋找希格斯博son是LHC'在瑞士工作的一部分。其他加速器存在于紐約的Brookhaven國家實驗室，伊利諾伊州的Fermilab，日本的KEKB等。這些都是高度昂貴和復雜版本的回旋加速器，都致力于理解構(gòu)成宇宙物質(zhì)的粒子。
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