एक सिंक्रोट्रॉन क्या है?

ए सिंक्रोटॉन एक चक्रीय कण त्वरक का एक डिजाइन है, जिसमें आवेशित कणों का एक बीम चुंबकीय क्षेत्र से बार-बार गुजरता है ताकि प्रत्येक पास पर ऊर्जा प्राप्त हो सके। जैसे ही बीम ऊर्जा प्राप्त करता है, बीम के पथ पर नियंत्रण बनाए रखने के लिए फ़ील्ड समायोजित करता है क्योंकि यह गोलाकार रिंग के चारों ओर घूमता है। सिद्धांत को 1944 में व्लादिमीर वेक्स्लर द्वारा विकसित किया गया था, जिसमें 1945 में पहला इलेक्ट्रॉन सिंक्रोट्रॉन बनाया गया था और पहला था प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन 1952 में बनाया गया था।

सिंक्रोट्रॉन पर एक सुधार है साइक्लोट्रॉन, जिसे 1930 के दशक में डिजाइन किया गया था। साइक्लोट्रॉन में, आवेशित कणों की किरण एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र से गुजरती है जो किरण को एक सर्पिल पथ में निर्देशित करती है, और फिर एक निरंतर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र से गुजरता है जो क्षेत्र के माध्यम से प्रत्येक मार्ग पर ऊर्जा में वृद्धि प्रदान करता है। गतिज ऊर्जा में इस टक्कर का अर्थ है कि बीम चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से पास पर थोड़ा व्यापक सर्कल से गुजरता है, एक और टक्कर प्राप्त करता है, और इसी तरह जब तक यह वांछित ऊर्जा के स्तर तक नहीं पहुंचता है।

सिंक्रोट्रॉन की ओर जाने वाला सुधार यह है कि निरंतर फ़ील्ड का उपयोग करने के बजाय, सिंक्रोट्रॉन एक फ़ील्ड लागू करता है जो समय में बदलता है। जैसा कि बीम ऊर्जा प्राप्त करता है, बीम को उस ट्यूब के केंद्र में रखने के लिए तदनुसार समायोजित करता है जिसमें बीम होता है। यह बीम पर नियंत्रण के अधिक से अधिक डिग्री के लिए अनुमति देता है, और पूरे चक्र में ऊर्जा में अधिक वृद्धि प्रदान करने के लिए डिवाइस का निर्माण किया जा सकता है।

एक विशिष्ट प्रकार के सिंक्रोट्रॉन डिज़ाइन को स्टोरेज रिंग कहा जाता है, जो एक सिंक्रोट्रॉन है जिसे बीम में निरंतर ऊर्जा स्तर बनाए रखने के एकमात्र उद्देश्य के लिए डिज़ाइन किया गया है। कई कण त्वरक मुख्य त्वरक संरचना का उपयोग बीम को वांछित ऊर्जा स्तर तक तेजी लाने के लिए करते हैं, फिर इसे स्टोरेज रिंग में तब तक ट्रांसफर किया जाए, जब तक कि इसे विपरीत दिशा में जाने वाले दूसरे बीम से न टकराया जाए दिशा। यह पूरी तरह से ऊर्जा स्तर तक दो अलग-अलग बीम प्राप्त करने के लिए दो पूर्ण त्वरक का निर्माण किए बिना टकराव की ऊर्जा को प्रभावी ढंग से दोगुना कर देता है।

कॉस्मोट्रॉन ब्रुकहैवन नेशनल लेबोरेटरी में निर्मित एक प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन था। यह 1948 में कमीशन किया गया था और 1953 में पूरी ताकत से पहुंचा। उस समय, यह लगभग 3.3 GeV की ऊर्जा तक पहुंचने वाला सबसे शक्तिशाली उपकरण था, और यह 1968 तक परिचालन में रहा।

लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी में बेवट्रॉन पर निर्माण 1950 में शुरू हुआ और यह 1954 में पूरा हुआ। 1955 में, बीवरटन का उपयोग एंटीप्रोटन की खोज के लिए किया गया था, जो एक उपलब्धि थी जिसने भौतिकी में 1959 में नोबेल पुरस्कार प्राप्त किया था। (दिलचस्प ऐतिहासिक नोट: इसे बेवात्राओं कहा जाता था क्योंकि इसने "बिलियन ऑफ इलेक्ट्रानवोल्ट्स" के लिए लगभग 6.4 बीईवी की ऊर्जा हासिल की थी। एस आई यूनिटहालाँकि, उपसर्ग giga- को इस पैमाने के लिए अपनाया गया था, इसलिए अंकन बदलकर GeV हो गया।)

फर्मिलाब में टेवेट्रॉन कण त्वरक एक श्लेष-द्रव्य था। गतिज ऊर्जा के स्तर में प्रोटॉन और एंटीप्रोटोन को तेज करने में सक्षम 1 TeV से थोड़ा कम है, यह 2008 तक दुनिया का सबसे शक्तिशाली कण त्वरक था, जब इसे पार किया गया था लार्ज हैड्रान कोलाइडर. लार्ज हैड्रोन कोलाइडर में 27 किलोमीटर का मुख्य त्वरक एक सिंक्रोट्रॉन भी है और वर्तमान है प्रति बीम लगभग 7 TeV की त्वरण ऊर्जा प्राप्त करने में सक्षम, जिसके परिणामस्वरूप 14 TeV टकराव।