Acceleratui de Partixelle

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L'acceleratu lineare de l'Universcitæ de Stanford, California

I acceleratui de partixelle sun de machine elettromagnetiche che riescian a fa cresce l'energia cinetica de partixelle elementari càreghe, che pöan ese elettruin, puxitruin (elettruin puxitivi), prutuin, antiprutuin e iuin de ogni tipu.

Descrisiun

Ghe da dî che inte queste macchine a relativitæ speciale du Albert Einstein a tröva a sö ciü següa applicasiun pratica. Infatti, au cresce dell'energia cinetica, a velusitæ de partixelle a cresce de menu perché a s'avvexinn-a a quella d'a lüxe sensa süperala, mentre a l'è a massa d'a partixella a cresce de lungu, cumme tipicu d'a relativitæ. Pe megiu capise, duviescimu definî ün po de formule. L'energia totale da partixella a l'è:

$E_{t}=E_{c}+m_{0}c^{2}\qquad (1)$

duve l'energia cinetica $E_{c}$ a l'è quella furnia dall'acceleratu, $m_{0}$ a l'è a massa d'a partixella e ch'a l'è a velusitæ d'a lüxe. Emmu quindi u fattû de Lorentz ($\gamma$)

$\gamma ={\frac {E_{t}}{mc^{2}}}={\frac {1}{\sqrt {1-\beta ^{2}}}}\qquad (2)$

cun

$\beta ={\frac {v}{c}}={\frac {1}{\sqrt {1-{\frac {1}{\gamma ^{2}}}}}}\qquad (3)$

duve v a l'è a velusitæ d'a partixella e avendo elaburou u tersu termine dell'equasiun (2).

U valure sempre ciü elevou dell'Energia cinetica che se vueiva razunse, u l'à cundisiunou l'evolusiun di acceleratuî. Infatti i primmi accelaratuî ean elettrostatici: partixelle quæxi ferme de càrega q subiscian l'effetto d'ünn-a differensa de putensiale o tensciun V e arrivan a ünn-a energia cinetica

$E_{c}=qV\qquad (4)$

In particolare, questa tensciun a vegne applicâ a dui elettrodi metallici, cun ün pertüsu intu mesu, che sun attraversæ da u fasciu de partixelle. A relasiun (4) a l'è multu impurtante perché, quande "q" u l'è pægiu da càrega elementare $e=1.60\quad 10^{-19}$ Coulomb, puemmu mesüâ l'energia in "Elettron-volt", o eV, e i so multipli. Per esempiu, se ünn-a partixella ferma de càrega elementare, cumme u prutun o ün elettrun, "vedde" ünn-a tensciun de mille volt, a so energia cinetica a sajâ de mille eV, o 1 keV; se a tensciun a l'è de ün miliun de volt, l'energia cinetica a sajâ de ün mega eV, o 1 MeV. E chi finiscian i acceleratui elettrostatici, perchè l'è impuscibile realizâ de tensciuin superiori a qualche miliun de volt. Infatti, ünn-a tensciun troppu erta a purieiva generâ de scareghe elettriche cuscì viulente da distrüzze l'apparatu.

Pe arrivâ a ün miliardu de eV, o GeV duve "G" sta per Giga, occure fa üsu da cuscì dita accelerasiun ciclica che, in parole povie, a cunscistieva in fâ sperimentâ multe votte a e partixelle ünn-a certa tensciun. Naturalmente nu pö ese statica. Infatti inti acceleratui elettrostatici a funsiun acceleratrice a se esaurisce in mesu ai dui elettrodi: ün all'erata tensciun l'atru a massa, e quindi e partixelle pöan ese acceleræ ünn-a votta sula. U rimediu u cunsciste in realisâ ünn-a tensciun variabile into tempu in moddu che e partixelle pöan de lungu subî l'effettu d'ünn-a differenza de putensiale accelerante. Existe sustansialmente dui tipi de acceleratui ciclici: u lineare e u circolare.

L'acceleratu lineare o linac

U ciu antigu, inventou da Wideröe, u cunscsiste inte ünn-a serie de tubbi de lunghessa crescente, separæ ün da l'atru da ün spasiu vöu ditu "gap" (dall'ingleise), cun a differensa de putensiale in ciascünn-a gap ch'a varia ciclicamente in moddu da ese sempre a mexima quande e partixelle attraversan a gap. Questu linac u va ben sulu pe partixelle che viagian a velusitæ non relativistiche che quindi varian senscibilmente a u cressce de l'energia. De cunseguensa, a lunghessa di tubbi a deve aumentâ cumme a velusitæ fin a divegnî eccesciva. Per questa raxun, u linac de Wideröe u l'è stætu aduviou pe a produsion de iuin de bassa energia.

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