Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Parçacık hızlandırıcı, yüklü parçacıkları yüksek hızlara çıkarmak ve demet halinde bir arada tutmak için elektromanyetik alanları kullanan araçların genel adıdır. Büyük hızlandırıcılar parçacık fiziğinde çarpıştırıcılar olarak bilinirler (örn. CERN’deki LHC, ve ). Diğer tip parçacık hızlandırıcılar, kanser hastalıklarında parçacık tedavisi, yoğun madde fiziği çalışmalarında senkrotron ışık kaynağı olmaları gibi birçok farklı uygulamalarda kullanılır. Şu an dünya çapında faaliyette olan 30.000’den fazla hızlandırıcı bulunmaktadır.
İki temel hızlandırıcı tipi bulunmaktadır. Elektrostatik hızlandırıcılar ve zamanla değişen alan hızlandırıcılar. Elektrostatik hızlandırıcılar parçacıkları hızlandırmak için statik elektrik alanlarından yararlanırlar. Bu tipe küçük çapta bir örnek olarak basit bir tüplü televizyondaki katot ışın tüpü verilebilir. Örnekler ve ile de çoğaltılabilir. Bu hızlandırıcılarda, parçacıkların kazanacağı kinetik enerji elektriksel göçme ile sınırlıdır. Diğer bir taraftan, zamanla değişen alan hızlandırıcılar ise parçacıkları hızlandırmak ve bu göçme probleminin üstesinden gelmek için elektromanyetik alanları kullanırlar. İlk kez 1920 yılında geliştirilen bu tip, günümüz hızlandırıcıların tarzını ve büyük ölçekli tesislerin temelini oluşturmaktadır.
İlk işlevsel doğrusal parçacık hızlandırıcı, betatron ve siklotronu ortaya atıp geliştiren , , Leo Szilard, Donald Kerst ve Ernest Lawrence bu alanın öncüleri kabul edilirler.
Çarpıştırıcılar, atomaltı dünyanın yapısı hakkında bilgi verdiğinden 20. yüzyılda hızlandırıcılar genel olarak atom çarpıştırıcı olarak adlandırılırdı. İyon tesislerinin bunların dışında kaldığı çoğu hızlandırıcılar aslında atomaltı parçacıkları harekete geçirse de bu terim, genel olarak parçacık hızlandırıcı denildiği zaman genel olarak akla gelen isimdir.
Kullanım alanları
Yüksek enerjili parçacık demetleri hem fen bilimlerindeki temel ve uygulamalı araştırmalarda, hem de temel araştırmayla ilgisi olmayan birçok teknik ve sinâî alanda yarar sağlamaktadır. Dünya çapında yaklaşık 26.000 hızlandırıcının varolduğu tahmin edilmekte olup bunların %44’ü radyoterapi, %41’i iyon yerleştime, %9’u sinâî işlem ve araştırmalarda ve %4’ü biyomedikal ve diğer düşük enerji kullanımı gerektiren araştırmalarda kullanılırken yalnızca yaklaşık %1’lik bir kısmı 1 milyar elektronvoltun (GeV) üzerindeki araştırma makinelerini oluşturuyor. Yukarıdaki sütun grafiği, uygulamalarına göre endüstriyel hızlandırıcıların sayısının azalışını gösteriyor. Yukarıdaki sayılar, sunum veya piyasa araştırmalarından, yayınlanmış üretim ve satış verilerinin yanı sıra birçok imalatçıdan alınmış verilerin de içinde bulunduğu çeşitli kaynaklardan elde edilmiş olan 2012 yılı istatistiklerine dayanmaktadır.
Yüksek enerji fiziği
En yüksek parçacık enerjilerine sahip olan en büyük hızlandırıcılar Brookhaven Ulusal Laboratuvarı’ndaki (RHIC) ve 2009 yılının Kasım ayı ortalarında faaliyete geçen CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC)dır. Bu hızlandırıcılar için kullanılmaktadırlar.
Dinamik, maddenin yapısı, uzay ve zaman gibi en temel araştırmalarda, fizikçiler mümkün olan en yüksek enerjilerde en basit şekilde bulunan etkileşim tiplerini ararlar. Bu hızlandırıcılar, genel anlamda birçok GeV’in parçacık enerjilerini ve elektron ve pozitron olarak örneklendirilen leptonları ve madde kuarkları veya alan kuantumları için fotonlar ve gluonlar gibi en basit parçacık tiplerini de beraberinde getirir. Kuarklar renk hapsinden dolayı deneysel olarak tek başlarına bulunamadıklarından mevcut olan en basit deneyler öncelikle leptonların birbirleriyle daha sonra kuark ve gluonlardan oluşan nükleonlarla etkileşimleriyle gerçekleşir. Bilim adamları, kuarkların birbirleriyle çarpışmalarını incelemek için nükleonları çarpıştırır. Bu da yüksek enerjide yapıldığı zaman yapısında bulunan kuark ve gluonların iki temel etkileşimi olarak kabul edilebilir. Bu yüzden temel parçacık fizikçileri, genel olarak yüzlerce veya daha fazla GeV’in olduğu mümkün olan en yüksek enerjilerde birbirleriyle veya hidrojen veya ağır hidrojen gibi en basit parçacıklarla etkileşime giren elektron, pozitron, proton ve antiproton demetlerini oluşturan makineleri kullanmayı tercih ediyorlar. Nükleer fizikçiler ve kozmologlar, Büyük Patlamanın ilk anlarında gerçekleşmiş olabileceği gibi çok yüksek sıcaklık ve yoğunluklarda yoğunlaşmış maddenin ve çekirdeklerin özelliklerini, etkileşimlerini ve yapılarını incelemek için çıplak atom çekirdek demetlerini veya atomdan ayrılmış elektronları kullanabilirler. Bu incelemeler sıklıkla çekirdek başına birkaç GeV’in olduğu enerji çokluğunda demir veya altın gibi atomlardan oluşan ağır çekirdeklerin çarpışması şeklinde gerçekleşir.
Fisyon reaktörlerinde üretilen nötron zengini izotoplardan farklı olarak, parçacık hızlandrıcılar tıbbi ve araştırma izotopları üretebilen proton demetleri üretebilirler. Diğer bir taraftan, son çalışmalar, hidrojen izotoplarını hızlandırarak nasıl 99Mo yapılacağını ortaya koydu. Ancak bu yöntemin hala trityum üretebilecek bir reaktöre ihtiyacı var. Los Alamos’taki LANSCE bu tip makinelerin bir örneğidir.
Sinkrotron radyasyonu
Tek başlarına önem taşımalarına ek olarak, yüksek enerjili elektronların, atomik yapı, kimya, yoğun madde fiziği, biyoloji ve teknoloji çalışmalarında da birçok fayda sağlayan sinkrotron radyasyonu aracılığıyla yüksek enerjili fotonların aşırı parlak ve eş fazlı ışık demetlerini salmaları sağlanabilir. Yakın bir zamanda kehribar içindeki böceklerin 3 boyutlu ayrıntılı görüntüsünü yakalayabilen Fransa’nın Grenoble şehrindeki ESRF buna örnektir. Bu yüzden makul miktarda enerji tüketip (GeV) yüksek yoğunlukta çalışabilen elektron hızlandırıcılara olan talep oldukça fazla.
Düşük enerjili makineler ve parçacık tedavisi
Parçacık hızlandırıcıların günlük hayatta görebileceğimiz örnekleri televizyon alıcısındaki katot ışın tüpü ve . Bu düşük enerji hızlandırıcıları aralarında birkaç bin voltluk bir doğru akım (DC) voltajıyla yalnızca bir çift elektrot ile çalışır. Bir röntgen jeneratöründe hedef elektrotlardan biridir. İyon yerleştirici olarak adlandırılan düşük enerjili bir parçacık hızlandırıcı entegre devrelerin üretiminde kullanılır.
Düşük enerjilerde, hızlandırılmış çekirdek demetleri tıpta da kanser tedavileri için parçacık tedavisi adı altında kullanılır.
Düşük enerjilerde parçacıkları nükleer tepkimelere yol açacak yeterli hıza çıkarmaya elverişli demetler, ve Alternatif Akımı (AC) yüksek voltajlı Doğru Akıma dönüştüren gerilim çoğaltıcıları veya kayışlarla taşınmış olan statik enerjiyi kullanan Van de Graaff jeneratörlerdir.
Elektrostatik Parçacık Hızlandırıcıları
Tarihsel olarak, ilk hızlandırıcılar yüklü parçacıkları hızlandırmak için tek statik yüksek voltajın basit teknolojisini kullandılar. Diğer tüm çeşitleri sayıca geride bırakan elektrostatik hızlandırıcılar bugün hala son derece popüler iken, 30 MV’lik pratik voltaj limitinden dolayı düşük enerji çalışmaları için daha uygunlar(hızlandırıcı yüksek voltaja müsaade eden sülfür, gibi yüksek yalıtkan güce sahip bir gaza konur). Parçacıkların yükü terminalin içindeyken saklanabilirse, aynı yüksek voltaj tandem hızlandırıcıda 2 kez kullanılabilir, bu atom çekirdeklerinin; ilk olarak fazladan elektron eklenmesi veya eksi yüklü anyonik kimyasal bir bileşiğin şekillendirilmesi ve daha sonra ışığın terminali yürüten yüksek voltaj içindeki elektronları soymak için ince bir folyoya koyulup artı yükle yüklenmesi ile mümkündür. Elektrostatik hızlandırıcılar parçacıkları düz bir hat boyunca hızlandırmasına rağmen, “doğrusal hızlandırıcı terimi” genellikle statik elektrik alanlarını kullanan hızlandırıcılardan ziyade salınımlı elektrik alanlarını kullanan hızlandırıcılarla ilişkilendirilmiştir. Bu yüzden, 2 olgu arasındaki farkı belirginleştirmek adına düz bir hatta hazırlanmış olan pek çok hızlandırıcı “doğrusal” değil “elektrostatik” olarak adlandırılmıştır.
Salınımlı Alan Parçacık Hızlandırıcıları
Elektriksel boşalıma maruz bırakılmış yüksek voltaj limitinden dolayı, parçacıkları daha yüksek enerjilere çıkarmak için düşük fakat salınımlı yüksek voltaj kaynaklarını da kapsayan teknikler kullanılır. Elektrotlar parçacıkların hızlandırılırken yörüngelerinin atlamasına sebep olan manyetik alanla yüzleşip yüzleşmediklerine bağlı olarak parçacıkları bir hatta veya çemberde hızlandırmak için de düzenlenebilirler.
Doğrusal Parçacık Hızlandırıcılar
Bir doğrusal parçacık hızlandırıcıda, parçacıklar sonunda hedef ilgi alanı içeren düz bir hatta hızlandırılırlar. Genellikle, parçacıklar dairesel hızlandırıcılara enjekte edilmeden önce, parçacıklara düşük enerjili başlangıç dürtmesi sağlarlar. Dünya’daki en uzun doğrusal parçacık hızlandırıcısı 3 km uzunluğundaki ’dır (SLAC). SLAC bir elektron-pozitron çarpıştırıcısıdır. Doğrusal yüksek enerji hızlandırıcıları dönüşümlü yüksek enerji alanının uygulandığı anotların çizgisel düzenini kullanır. Parçacıklar bir anota yaklaşırken, anota uygulanan bir zıt kutup yükü tarafından hızlandırılırlar. Anottaki bir deliğin içerisinden geçerlerken, kutuplaşma başlar, böylece; anot onları püskürtür ve sonraki anota doğru hızlandırılmış olurlar. Doğal olarak, parçacık kümelerinin akışı hızlandırılır, bu yüzden dikkatle kontrol edilen bir AC voltajı her bir anota bu süreci her bir küme için sürekli tekrar edilmesi adına uygulanır. Parçacıklar ışık hızına eriştiği için elektrik alanlarının anahtarlama hızı o kadar yüksek olur ki radyo frekansında çalışırlar ve bu yüzden, mikrodalga boşlukları basit anotlar yerine yüksek enerjili makinalarda kullanılır. Doğrusal hızlandırıcılar tıpta da radyoterapi ve radyocerrahi için de geniş ölçüde kullanılır. Medikal seviye doğrusal parçacık hızlandırıcıları elektronları bir klistron ve 6-30 MV’lik enerjiye sahip bir ışık üreten bir bükücü bir mıknatıs düzeneği kullanarak hızlandırırlar. Elektronlar direkt kullanılabilirler ya da x-ışınlarından bir ışık üretmek amacıyla çarpıştırılabilirler. Üretilen ışın demetinin güvenilirliği, rahatlığı ve tamlığı daha eski bir tedavi aracı olan Cobalt-60 terapisinin yerini almıştır.
Dairesel veya Devirli Hızlandırıcılar
Dairesel hızlandırıcıda, parçacıklar yeterli enerjiye ulaşana kadar dairede dönerler. Parçacıkların rotası temel olarak elektro mıknatıslar kullanılarak daireye dönüştürülür. Dairesel hızlandırıcıların çizgisel hızlandırıcılara avantajı parçacık belirsiz bir şekilde hareket ettiğinden halka topolojisinin sürekli hızlandırmaya olanak sağlamasıdır. Bir başka avantajı ise aynı güçlerdeki dairesel hızlandırının çizgisel hızlandırıcıdan çok daha küçük olmasıdır. (çizgisel bir hızlandırıcı dairesel bir hızlandırıcıyla aynı güce sahip olmak için aşırı derecede uzun olmak zorundadır) Enerjiye ve hızlandırılan parçacığa bağlı olarak, dairesel hızlandırıcılar senkroton radyasyon salan parçacıklardan dolayı muzdariptirler. Herhangi bir yüklü parçacık hızlandırıldığında parçacıklar senkroton radyasyon ve ikincil yayılım salarlar. Dairenin içinde hareket eden bir parçacık daima dairenin merkezine doğru hızlandığı için, sürekli olarak dairenin tanjantına doğru ışıma yapar. Bu ışıma senkroton ışığı olarak adlandırılır ve önemli ölçüde hızlanan parçacığın hacmine bağlıdır. Bu sebepten dolayı, pek çok yüksek enerji elektron hızlandırıcıları çizgisel parçacık hızlandırıcılarıdır (linac). Ancak, belirli hızlandırıcılar (senkrotronlar) özellikle senkroton ışığı (X-Ray) üretmek için dizayn edilmişlerdir. Genel olarak dairesel hızlandırıcılar ve parçacık ışınları için önemli bir prensip:partikül yörünge eğimi partikül yüklerinin orantılı ve manyetik alan için değil, aynı (tipik relativistik) ivme ile ters orantılı olmasıdır. Özel görecelilik kuramı maddenin her zaman boşluktaki ışık hızından daha yavaş hareket ettiğini gerektirdiği için, yüksek enerji hızlandırıcılarda, enerji arttıkça, parçacık hızı limit olarak ışık hızına ulaşır, ancak asla ona erişemez. Bu yüzden, parçacık fizikçileri genelde hız bağlamında değil, parçacığın genellikle elektro voltlarla (eV) ölçülen enerjisi veya momentumu bağlamında düşünürler. Dairesel hızlandırıcılar ve genel olarak parçacık ışımaları için önemli bir prensip parçacık yörüngesinin kavisinin parçacık yüküne ve mıknatıs alanına orantılı olmasıdır, ancak momentuma ters orantılıdır.
Siklotronlar
En eski işlevsel dairesel hızlandırıcılar 1929’da Ernest O. Lawrence tarafından Berkeley Kaliforniya Üniversitesi’nde icat edilen siklotronlardı. Siklotronlar parçacıkları hızlandırmak için D-oyuğu şeklinde bir çift anota ve yörüngelerini dairesel bir şekilde oluşturmak için geniş bir çiftkutup mıknatısa sahiptirler. C Işık hızından küçük oldukları sürece, denilen bir frekansta yörünge oluşturmaları, tekdüze ve hareketli B mıknatıs alanındaki yüklü parçacıkların ayırıcı bir özelliğidir. Bu, ışık sürekli olarak dışa doğru döndüğü için bir siklotronun hızlanan D’sinin güç kaynağını hızlandıran bir radyo frekansı tarafından süregelen bir frekansla kontrol edilebileceği anlamına gelir. Parçacıklar mıknatısın merkezine enjekte edilir ve dış kısmında en güçlü enerjilerinde dışarıya çıkarılırlar. Siklotronlar parçacıkların daha geniş hale gelmesi sayesinde, göreceli etkilerden dolayı yüksek enerji limitine ulaşırlar, böylece siklotron frekasnları hızlanan RF ile senkronun dışında kalır. Bu yüzden, basit siklotronlar protonları yalnızca 15 milyon elektro volt (15 MeV kabaca C’nin yüzde 10 hızına denk gelir) enerjiye kadar çıkabilir. Bunun sebebi protonların faaliyetteki elektrik alanıyla sürecin dışına çıkmasıdır. Daha fazla hızlandırılırsa, ışıma yarıçapın dışına doğru yönelmeye devam eder fakat, parçacıklar hızlanan RF ile uyum içerisinde daha büyük bir daireyi tamamlamak için yeterince hız kazanamayacaktır. Göreceli etkileri uygun hale getirmek için, manyetik alan yapılıyormuş gibi daha yüksek bir yarıçapa arttırılmalıdır. Eş süreli siklotronların bir örneği, kabaca ışık hızının yüzde 80’ine denk gelen 590 MeV’lik enerjide protonlar sağlayan ’dur. Bu tarz bir siklotronun avantajı şu anda 2.2 Ma olan çıkarılmış ulaşılabilir maximum proton akımıdır. Bu enerji ve akım şu anda var olan en hızlı hızlandırıcının gücüne denk gelen 1.3 MV’lik ışıma gücüne eşittir.
Senkrosiklotron ve Eşsüreli Siklotronlar
Klasik bir siklotron enerji limitinin arttırılması için modifiye edilebilir. Tarihsel olarak ilk deneme, parçacıkları demetler halinde hızlandıran senkrosiklotrondu. Sürekli manyetik B alanını kullanır fakat dışarıya doğru ilerlerken onların bağımlı siklotron rezonans frekansnlarını birleşirerek parçacıkları uyum içinde tutmak için hızlandırıcı alanın frekansını düşürür. Bu girişim bükülme, geniş çaplı büyük bir mıknatıs ve yüksek enerji tarafından gerek duyulan geniş yörünge üzerindeki sabit alandan dolayı düşük ışıma yoğunluğundan muzdariptir. İsochronous siklotranların geliştirildiğinden beri Senkrosiklotronlar yapılmadı.
Göreceli parçacıkları hızlandırma problemine İkinci girişim ise eşsüreli siklotrondur. Böyle bir yapıda, hızlanan alanın frekansı mıknatıs kutupları manyetik alanı çap ile arttırmak için şekillendirilerek tüm enerjiler için sabit tutulur. Böylece, tüm parçacıklar eşzamanlı aralıklarla hızlandırılırlar. Daha yüksek enerjiye sahip parçacıklar her yörüngede klasik siklotrondan daha kısa mesafe seyahat ederler, böylece hızlanan alanla yörüngede kalırlar. Eş zamanlı siklotronun avantajı yüksek yoğunluklu sürekli ışımalar yaymasıdır, ki bu da bazı adaylar için elverişlidir. Temel dezavatajları ise ihtiyaç duyulan mıknatısın maliyeti, büyüklüğü ve yapının daha dış köşesindeki yüksek manyetik alan değerlerine ulaşmadaki zorluklardır. Eşzamanlı siklotronlar geliştirildiğinden bu yana senkrosiklotronlar üretilmemiştir.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Parcacik hizlandirici yuklu parcaciklari yuksek hizlara cikarmak ve demet halinde bir arada tutmak icin elektromanyetik alanlari kullanan araclarin genel adidir Buyuk hizlandiricilar parcacik fiziginde carpistiricilar olarak bilinirler orn CERN deki LHC ve Diger tip parcacik hizlandiricilar kanser hastaliklarinda parcacik tedavisi yogun madde fizigi calismalarinda senkrotron isik kaynagi olmalari gibi bircok farkli uygulamalarda kullanilir Su an dunya capinda faaliyette olan 30 000 den fazla hizlandirici bulunmaktadir Bir elektrostatik hizlandirici olan cizimiSalinan alanlari kullanan Ising Wideroe dogrusal parcacik hizlandirici kavraminin cizimi 1928 Iki temel hizlandirici tipi bulunmaktadir Elektrostatik hizlandiricilar ve zamanla degisen alan hizlandiricilar Elektrostatik hizlandiricilar parcaciklari hizlandirmak icin statik elektrik alanlarindan yararlanirlar Bu tipe kucuk capta bir ornek olarak basit bir tuplu televizyondaki katot isin tupu verilebilir Ornekler ve ile de cogaltilabilir Bu hizlandiricilarda parcaciklarin kazanacagi kinetik enerji elektriksel gocme ile sinirlidir Diger bir taraftan zamanla degisen alan hizlandiricilar ise parcaciklari hizlandirmak ve bu gocme probleminin ustesinden gelmek icin elektromanyetik alanlari kullanirlar Ilk kez 1920 yilinda gelistirilen bu tip gunumuz hizlandiricilarin tarzini ve buyuk olcekli tesislerin temelini olusturmaktadir Ilk islevsel dogrusal parcacik hizlandirici betatron ve siklotronu ortaya atip gelistiren Leo Szilard Donald Kerst ve Ernest Lawrence bu alanin onculeri kabul edilirler Carpistiricilar atomalti dunyanin yapisi hakkinda bilgi verdiginden 20 yuzyilda hizlandiricilar genel olarak atom carpistirici olarak adlandirilirdi Iyon tesislerinin bunlarin disinda kaldigi cogu hizlandiricilar aslinda atomalti parcaciklari harekete gecirse de bu terim genel olarak parcacik hizlandirici denildigi zaman genel olarak akla gelen isimdir Kullanim alanlariParis Jussieu Campus bodrum katindaki Van de Graaff jeneratorunden cesitli deneylere kadar uzanan isin huzmesi yoluIsrail Rehovot ta artik kullanilmayan Koffler parcacik hizlandirici Yuksek enerjili parcacik demetleri hem fen bilimlerindeki temel ve uygulamali arastirmalarda hem de temel arastirmayla ilgisi olmayan bircok teknik ve sinai alanda yarar saglamaktadir Dunya capinda yaklasik 26 000 hizlandiricinin varoldugu tahmin edilmekte olup bunlarin 44 u radyoterapi 41 i iyon yerlestime 9 u sinai islem ve arastirmalarda ve 4 u biyomedikal ve diger dusuk enerji kullanimi gerektiren arastirmalarda kullanilirken yalnizca yaklasik 1 lik bir kismi 1 milyar elektronvoltun GeV uzerindeki arastirma makinelerini olusturuyor Yukaridaki sutun grafigi uygulamalarina gore endustriyel hizlandiricilarin sayisinin azalisini gosteriyor Yukaridaki sayilar sunum veya piyasa arastirmalarindan yayinlanmis uretim ve satis verilerinin yani sira bircok imalatcidan alinmis verilerin de icinde bulundugu cesitli kaynaklardan elde edilmis olan 2012 yili istatistiklerine dayanmaktadir Yuksek enerji fizigi En yuksek parcacik enerjilerine sahip olan en buyuk hizlandiricilar Brookhaven Ulusal Laboratuvari ndaki RHIC ve 2009 yilinin Kasim ayi ortalarinda faaliyete gecen CERN deki Buyuk Hadron Carpistiricisi LHC dir Bu hizlandiricilar icin kullanilmaktadirlar Dinamik maddenin yapisi uzay ve zaman gibi en temel arastirmalarda fizikciler mumkun olan en yuksek enerjilerde en basit sekilde bulunan etkilesim tiplerini ararlar Bu hizlandiricilar genel anlamda bircok GeV in parcacik enerjilerini ve elektron ve pozitron olarak orneklendirilen leptonlari ve madde kuarklari veya alan kuantumlari icin fotonlar ve gluonlar gibi en basit parcacik tiplerini de beraberinde getirir Kuarklar renk hapsinden dolayi deneysel olarak tek baslarina bulunamadiklarindan mevcut olan en basit deneyler oncelikle leptonlarin birbirleriyle daha sonra kuark ve gluonlardan olusan nukleonlarla etkilesimleriyle gerceklesir Bilim adamlari kuarklarin birbirleriyle carpismalarini incelemek icin nukleonlari carpistirir Bu da yuksek enerjide yapildigi zaman yapisinda bulunan kuark ve gluonlarin iki temel etkilesimi olarak kabul edilebilir Bu yuzden temel parcacik fizikcileri genel olarak yuzlerce veya daha fazla GeV in oldugu mumkun olan en yuksek enerjilerde birbirleriyle veya hidrojen veya agir hidrojen gibi en basit parcaciklarla etkilesime giren elektron pozitron proton ve antiproton demetlerini olusturan makineleri kullanmayi tercih ediyorlar Nukleer fizikciler ve kozmologlar Buyuk Patlamanin ilk anlarinda gerceklesmis olabilecegi gibi cok yuksek sicaklik ve yogunluklarda yogunlasmis maddenin ve cekirdeklerin ozelliklerini etkilesimlerini ve yapilarini incelemek icin ciplak atom cekirdek demetlerini veya atomdan ayrilmis elektronlari kullanabilirler Bu incelemeler siklikla cekirdek basina birkac GeV in oldugu enerji coklugunda demir veya altin gibi atomlardan olusan agir cekirdeklerin carpismasi seklinde gerceklesir Fisyon reaktorlerinde uretilen notron zengini izotoplardan farkli olarak parcacik hizlandricilar tibbi ve arastirma izotoplari uretebilen proton demetleri uretebilirler Diger bir taraftan son calismalar hidrojen izotoplarini hizlandirarak nasil 99Mo yapilacagini ortaya koydu Ancak bu yontemin hala trityum uretebilecek bir reaktore ihtiyaci var Los Alamos taki LANSCE bu tip makinelerin bir ornegidir Sinkrotron radyasyonu Tek baslarina onem tasimalarina ek olarak yuksek enerjili elektronlarin atomik yapi kimya yogun madde fizigi biyoloji ve teknoloji calismalarinda da bircok fayda saglayan sinkrotron radyasyonu araciligiyla yuksek enerjili fotonlarin asiri parlak ve es fazli isik demetlerini salmalari saglanabilir Yakin bir zamanda kehribar icindeki boceklerin 3 boyutlu ayrintili goruntusunu yakalayabilen Fransa nin Grenoble sehrindeki ESRF buna ornektir Bu yuzden makul miktarda enerji tuketip GeV yuksek yogunlukta calisabilen elektron hizlandiricilara olan talep oldukca fazla Dusuk enerjili makineler ve parcacik tedavisi Parcacik hizlandiricilarin gunluk hayatta gorebilecegimiz ornekleri televizyon alicisindaki katot isin tupu ve Bu dusuk enerji hizlandiricilari aralarinda birkac bin voltluk bir dogru akim DC voltajiyla yalnizca bir cift elektrot ile calisir Bir rontgen jeneratorunde hedef elektrotlardan biridir Iyon yerlestirici olarak adlandirilan dusuk enerjili bir parcacik hizlandirici entegre devrelerin uretiminde kullanilir Dusuk enerjilerde hizlandirilmis cekirdek demetleri tipta da kanser tedavileri icin parcacik tedavisi adi altinda kullanilir Dusuk enerjilerde parcaciklari nukleer tepkimelere yol acacak yeterli hiza cikarmaya elverisli demetler ve Alternatif Akimi AC yuksek voltajli Dogru Akima donusturen gerilim cogalticilari veya kayislarla tasinmis olan statik enerjiyi kullanan Van de Graaff jeneratorlerdir Elektrostatik Parcacik Hizlandiricilari nde bulunan Philips 1937 A 1960s single stage 2 MeV linear Van de Graaff hizlandiricisi burada bakim icin acildi Tarihsel olarak ilk hizlandiricilar yuklu parcaciklari hizlandirmak icin tek statik yuksek voltajin basit teknolojisini kullandilar Diger tum cesitleri sayica geride birakan elektrostatik hizlandiricilar bugun hala son derece populer iken 30 MV lik pratik voltaj limitinden dolayi dusuk enerji calismalari icin daha uygunlar hizlandirici yuksek voltaja musaade eden sulfur gibi yuksek yalitkan guce sahip bir gaza konur Parcaciklarin yuku terminalin icindeyken saklanabilirse ayni yuksek voltaj tandem hizlandiricida 2 kez kullanilabilir bu atom cekirdeklerinin ilk olarak fazladan elektron eklenmesi veya eksi yuklu anyonik kimyasal bir bilesigin sekillendirilmesi ve daha sonra isigin terminali yuruten yuksek voltaj icindeki elektronlari soymak icin ince bir folyoya koyulup arti yukle yuklenmesi ile mumkundur Elektrostatik hizlandiricilar parcaciklari duz bir hat boyunca hizlandirmasina ragmen dogrusal hizlandirici terimi genellikle statik elektrik alanlarini kullanan hizlandiricilardan ziyade salinimli elektrik alanlarini kullanan hizlandiricilarla iliskilendirilmistir Bu yuzden 2 olgu arasindaki farki belirginlestirmek adina duz bir hatta hazirlanmis olan pek cok hizlandirici dogrusal degil elektrostatik olarak adlandirilmistir Salinimli Alan Parcacik HizlandiricilariElektriksel bosalima maruz birakilmis yuksek voltaj limitinden dolayi parcaciklari daha yuksek enerjilere cikarmak icin dusuk fakat salinimli yuksek voltaj kaynaklarini da kapsayan teknikler kullanilir Elektrotlar parcaciklarin hizlandirilirken yorungelerinin atlamasina sebep olan manyetik alanla yuzlesip yuzlesmediklerine bagli olarak parcaciklari bir hatta veya cemberde hizlandirmak icin de duzenlenebilirler Dogrusal Parcacik HizlandiricilarBir dogrusal parcacik hizlandiricida parcaciklar sonunda hedef ilgi alani iceren duz bir hatta hizlandirilirlar Genellikle parcaciklar dairesel hizlandiricilara enjekte edilmeden once parcaciklara dusuk enerjili baslangic durtmesi saglarlar Dunya daki en uzun dogrusal parcacik hizlandiricisi 3 km uzunlugundaki dir SLAC SLAC bir elektron pozitron carpistiricisidir Dogrusal yuksek enerji hizlandiricilari donusumlu yuksek enerji alaninin uygulandigi anotlarin cizgisel duzenini kullanir Parcaciklar bir anota yaklasirken anota uygulanan bir zit kutup yuku tarafindan hizlandirilirlar Anottaki bir deligin icerisinden gecerlerken kutuplasma baslar boylece anot onlari puskurtur ve sonraki anota dogru hizlandirilmis olurlar Dogal olarak parcacik kumelerinin akisi hizlandirilir bu yuzden dikkatle kontrol edilen bir AC voltaji her bir anota bu sureci her bir kume icin surekli tekrar edilmesi adina uygulanir Parcaciklar isik hizina eristigi icin elektrik alanlarinin anahtarlama hizi o kadar yuksek olur ki radyo frekansinda calisirlar ve bu yuzden mikrodalga bosluklari basit anotlar yerine yuksek enerjili makinalarda kullanilir Dogrusal hizlandiricilar tipta da radyoterapi ve radyocerrahi icin de genis olcude kullanilir Medikal seviye dogrusal parcacik hizlandiricilari elektronlari bir klistron ve 6 30 MV lik enerjiye sahip bir isik ureten bir bukucu bir miknatis duzenegi kullanarak hizlandirirlar Elektronlar direkt kullanilabilirler ya da x isinlarindan bir isik uretmek amaciyla carpistirilabilirler Uretilen isin demetinin guvenilirligi rahatligi ve tamligi daha eski bir tedavi araci olan Cobalt 60 terapisinin yerini almistir Dairesel veya Devirli Hizlandiricilar Dairesel hizlandiricida parcaciklar yeterli enerjiye ulasana kadar dairede donerler Parcaciklarin rotasi temel olarak elektro miknatislar kullanilarak daireye donusturulur Dairesel hizlandiricilarin cizgisel hizlandiricilara avantaji parcacik belirsiz bir sekilde hareket ettiginden halka topolojisinin surekli hizlandirmaya olanak saglamasidir Bir baska avantaji ise ayni guclerdeki dairesel hizlandirinin cizgisel hizlandiricidan cok daha kucuk olmasidir cizgisel bir hizlandirici dairesel bir hizlandiriciyla ayni guce sahip olmak icin asiri derecede uzun olmak zorundadir Enerjiye ve hizlandirilan parcaciga bagli olarak dairesel hizlandiricilar senkroton radyasyon salan parcaciklardan dolayi muzdariptirler Herhangi bir yuklu parcacik hizlandirildiginda parcaciklar senkroton radyasyon ve ikincil yayilim salarlar Dairenin icinde hareket eden bir parcacik daima dairenin merkezine dogru hizlandigi icin surekli olarak dairenin tanjantina dogru isima yapar Bu isima senkroton isigi olarak adlandirilir ve onemli olcude hizlanan parcacigin hacmine baglidir Bu sebepten dolayi pek cok yuksek enerji elektron hizlandiricilari cizgisel parcacik hizlandiricilaridir linac Ancak belirli hizlandiricilar senkrotronlar ozellikle senkroton isigi X Ray uretmek icin dizayn edilmislerdir Genel olarak dairesel hizlandiricilar ve parcacik isinlari icin onemli bir prensip partikul yorunge egimi partikul yuklerinin orantili ve manyetik alan icin degil ayni tipik relativistik ivme ile ters orantili olmasidir Ozel gorecelilik kurami maddenin her zaman bosluktaki isik hizindan daha yavas hareket ettigini gerektirdigi icin yuksek enerji hizlandiricilarda enerji arttikca parcacik hizi limit olarak isik hizina ulasir ancak asla ona erisemez Bu yuzden parcacik fizikcileri genelde hiz baglaminda degil parcacigin genellikle elektro voltlarla eV olculen enerjisi veya momentumu baglaminda dusunurler Dairesel hizlandiricilar ve genel olarak parcacik isimalari icin onemli bir prensip parcacik yorungesinin kavisinin parcacik yukune ve miknatis alanina orantili olmasidir ancak momentuma ters orantilidir Siklotronlar En eski islevsel dairesel hizlandiricilar 1929 da Ernest O Lawrence tarafindan Berkeley Kaliforniya Universitesi nde icat edilen siklotronlardi Siklotronlar parcaciklari hizlandirmak icin D oyugu seklinde bir cift anota ve yorungelerini dairesel bir sekilde olusturmak icin genis bir ciftkutup miknatisa sahiptirler C Isik hizindan kucuk olduklari surece denilen bir frekansta yorunge olusturmalari tekduze ve hareketli B miknatis alanindaki yuklu parcaciklarin ayirici bir ozelligidir Bu isik surekli olarak disa dogru dondugu icin bir siklotronun hizlanan D sinin guc kaynagini hizlandiran bir radyo frekansi tarafindan suregelen bir frekansla kontrol edilebilecegi anlamina gelir Parcaciklar miknatisin merkezine enjekte edilir ve dis kisminda en guclu enerjilerinde disariya cikarilirlar Siklotronlar parcaciklarin daha genis hale gelmesi sayesinde goreceli etkilerden dolayi yuksek enerji limitine ulasirlar boylece siklotron frekasnlari hizlanan RF ile senkronun disinda kalir Bu yuzden basit siklotronlar protonlari yalnizca 15 milyon elektro volt 15 MeV kabaca C nin yuzde 10 hizina denk gelir enerjiye kadar cikabilir Bunun sebebi protonlarin faaliyetteki elektrik alaniyla surecin disina cikmasidir Daha fazla hizlandirilirsa isima yaricapin disina dogru yonelmeye devam eder fakat parcaciklar hizlanan RF ile uyum icerisinde daha buyuk bir daireyi tamamlamak icin yeterince hiz kazanamayacaktir Goreceli etkileri uygun hale getirmek icin manyetik alan yapiliyormus gibi daha yuksek bir yaricapa arttirilmalidir Es sureli siklotronlarin bir ornegi kabaca isik hizinin yuzde 80 ine denk gelen 590 MeV lik enerjide protonlar saglayan dur Bu tarz bir siklotronun avantaji su anda 2 2 Ma olan cikarilmis ulasilabilir maximum proton akimidir Bu enerji ve akim su anda var olan en hizli hizlandiricinin gucune denk gelen 1 3 MV lik isima gucune esittir Senkrosiklotron ve Essureli Siklotronlar Klasik bir siklotron enerji limitinin arttirilmasi icin modifiye edilebilir Tarihsel olarak ilk deneme parcaciklari demetler halinde hizlandiran senkrosiklotrondu Surekli manyetik B alanini kullanir fakat disariya dogru ilerlerken onlarin bagimli siklotron rezonans frekansnlarini birlesirerek parcaciklari uyum icinde tutmak icin hizlandirici alanin frekansini dusurur Bu girisim bukulme genis capli buyuk bir miknatis ve yuksek enerji tarafindan gerek duyulan genis yorunge uzerindeki sabit alandan dolayi dusuk isima yogunlugundan muzdariptir Isochronous siklotranlarin gelistirildiginden beri Senkrosiklotronlar yapilmadi Goreceli parcaciklari hizlandirma problemine Ikinci girisim ise essureli siklotrondur Boyle bir yapida hizlanan alanin frekansi miknatis kutuplari manyetik alani cap ile arttirmak icin sekillendirilerek tum enerjiler icin sabit tutulur Boylece tum parcaciklar eszamanli araliklarla hizlandirilirlar Daha yuksek enerjiye sahip parcaciklar her yorungede klasik siklotrondan daha kisa mesafe seyahat ederler boylece hizlanan alanla yorungede kalirlar Es zamanli siklotronun avantaji yuksek yogunluklu surekli isimalar yaymasidir ki bu da bazi adaylar icin elverislidir Temel dezavatajlari ise ihtiyac duyulan miknatisin maliyeti buyuklugu ve yapinin daha dis kosesindeki yuksek manyetik alan degerlerine ulasmadaki zorluklardir Eszamanli siklotronlar gelistirildiginden bu yana senkrosiklotronlar uretilmemistir