Kiirendi

Osakestekiirendi on masin, mis kasutab elektriliselt laetud osakeste valguse kiiruse lähedaste kiiruste juurde kiirendamiseks ja kiirtes hoidmiseks elektromagnetvälja.^[1]

Aerofoto kaheksakujulisest Fermilabi Tevatroni kiirendist. Kaugem rõngas on põhikiirendi, lähemal asuv (poole väiksem) on mõeldud esialgseks kiirenduseks, kiire hoidmiseks ja jahutamiseks

Suuri kiirendeid kasutatakse osakestefüüsikas põrgutitena (näiteks Suur Hadronite Põrguti CERN-is, Tevatron Fermilabis) või sünkrotronkiirguse allikatena kondenseeritud aine füüsikas. Väiksemaid kiirendeid kasutatakse paljudes rakendustes, sealhulgas osakeste teraapiaks onkoloogias, meditsiiniliste radioaktiivsete isotoopide tootmiseks, pooljuhtidesse ioonide sisestamiseks ja selliste haruldaste isotoopide nagu süsinik-14 mõõtmiseks. Nüüdisajal on maailmas kasutusel üle 30 000 kiirendi.^[2]

Osakestekiirendeid on kaht põhitüüpi: elektrostaatilised ja elektromagnetilised.^[3] Elektrostaatilised kiirendid kasutavad osakeste kiirendamiseks staatilist elektrivälja. Selle levinumad variandid on Cockcrofti-Waltoni generaator ja Van de Graaffi generaator. Selle väiksemal kujul näide on tavaline televiisori elektronkiiretoru. Sellistes seadmetes saavutatav osakeste kineetiline energia on piiratud kiireneva pingega, mis omakorda on piiratud läbilöögiga. Teisalt elektrodünaamilised või elektromagnetilised kiirendid kasutavad osakeste kiirendamiseks muutuvat elektromagnetvälja (kas magnetilist induktsiooni või võnkuvaid raadiosagedus välju). Kuna sellistes kiirendites läbib osake sama kiirendava välja mitu korda, pole väljundenergia kiirendava välja tugevusega piiratud. Sellised kiirendid töötati välja 1920. aastatel ja need on enamiku tänapäevaste suurte kiirendite aluseks.

Selle ala pioneerid on Rolf Widerøe, Gustav Ising, Leó Szilárd, Max Steenbeck ja Ernest Lawrence. Nad töötasid välja ja ehitasid esimese toimiva lineaarse kiirendi^[4], beetatroni ja tsüklotroni.

Viited

1. Livingston, M. S.; Blewett, J. (1969). Particle Accelerators. New York: McGraw-Hill. ISBN 1-114-44384-0.
2. Witman, Sarah. "Ten things you might not know about particle accelerators". Symmetry Magazine. Fermi National Accelerator Laboratory. Vaadatud 29.08.2016.
3. Humphries, Stanley (1986). Principles of Charged Particle Acceleration. Wiley-Interscience. Lk 4. ISBN 978-0471878780.
4. Pedro Waloschek (ed.): The Infancy of Particle Accelerators: Life and Work of Rolf Wideröe, Vieweg, 1994