粒子加速器如何工作?

最新答案:2015年10月31日

问:
科学家如何“射击”电子,质子和中子的光束?他们当时如何射击其中一个(一个粒子)?失去那些颗粒的原子会发生什么?如果我有一个可以射击一束颗粒的手枪,我会射击什么?谢谢!
-Hagay Avivi(25岁)
亚福拉,以色列
A:

嗨,hagay,

粒子的来源取决于所使用的粒子。以前是一些关于如何制作的货车答案。可以通过使用热量或光给电子能量来逃脱其原子,然后用强烈的电场捕获电子束来制造电子束。中子束是通过用质子爆破原子核而形成的。

为了控制颗粒的路径,加速器使用电场和磁场。(这不包括中子,因为它们没有电荷,因此很难控制。)根据加速器的类型,粒子要么是直线或循环中的。由于新型物理学发生在高能量上,因此颗粒被加速至高速,因此它们具有高动能。这也是用电场和磁场完成的。这些磁场的设计目的是以类似的方式将颗粒拉动,从而使重力将汽车下坡拉并增加了速度。

粒子不是一次通过加速器拍摄的颗粒。这样做实验是不可能的,因为粒子很小,很难将它们直接瞄准彼此。他们经常错过而永远不会互动。为了解决这个问题,许多粒子被束成束。有时,光束会相互射击(就像在大型强子对撞机中一样),有时是在目标(如线性加速器或医疗设备中使用时)。将梁尽可能小,以使颗粒紧密地捆在一起,从而增加会有一些碰撞的可能性。

手枪弹丸射击机在开火时将其关闭时可能很棒或可怕,具体取决于您的使用方式。加速颗粒释放电磁辐射。当颗粒加速大量时,它们会释放高能辐射,例如X射线。如果没有包含该辐射,它将损害其击中的任何人。颗粒本身还通过将能量转移到细胞中的分子中来损害组织。但是,有一些医疗疗法本质上是手枪弹药机。用于诊断和癌症治疗的X射线的来源只是电子加速的管。质子和中子束也用于癌症治疗,因为它们释放的能量更局部,因此可以保留健康的细胞。

感谢您的问题!

-Courtney K.


(于2015年10月31日出版)

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