ஒத்தியங்கு முடுக்கி

ஒத்தியங்கு முடுக்கி அல்லது சின்குரோத்திரன் (synchrotron) என்பது துகள் முடுக்கியின் ஒரு வகையாகும். சுழற்சியலைவியிலிருந்து மாற்றியமைக்கப்பட்டுள்ளது. முடுக்கப்படும் துகள்கள் நிலையான வட்டப்பாதையில் சுற்றுப்பாதையில் சுழலுகின்றன. துகள்கள் நகரும் பாதையில் காந்தப் புலம் வைக்கப்பட்டுள்ளது. துகள்களின் இயக்க ஆற்றலுக்கு ஏற்றாற் போல் காந்த்ப் புலம் அதிகரிக்குமாறு வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இதனால் துகள்கள் தொடர்ந்து முடுக்கப்படுகின்றன.^[1].

1949 ஆம் ஆண்டு மிச்சிகன் பல்கலைக்கழகத்தில் ரிச்சர்ட் கிரேன் வடிவமைத்த 300 MeV உலகின் முதல் எதிர் மின்னி சின்குரோத்திரன்.

மிகப் பெரிய அளவில் உருவாக்கப்பட்ட துகள் முடுக்கிகளில் ஒத்தியங்கு முடுக்கி முதன்மையானது. துகள்களை வளைப்பது, குவிப்பது, முடுக்குவது ஆகியவை தனித் தனி பகுதிகளாக பிரிக்கப்பட்டு செயல்படுத்தப்படுகிறது. நவீன துகள் முடுக்கிகள் அனைத்தும் ஒத்தியங்கு முடுக்கியின் அமைப்பிலிருந்து பெறப்படுகின்றன. சுவிட்சர்லாந்து நாட்டில் செனீவாவிற்கு அருகில் 2008 ல் ஐரோப்பிய அணு ஆராய்ச்சி நிறுவனம் வடிவமைத்த 27 கி.மீ நீளமுள்ள ஒத்தியங்கு முடுக்கி வகை துகள் முடுக்கி உலகின் மிகப் பெரிய ஆட்ரான் மோதுவி ஆகும். இந்த துகள் முடுக்கியில் நேர்மின்னிகள் 6.5  டெரா இலத்திரன்வோல்ட் (TeV). ஆற்றல் வரை முடுக்கப்படுகின்றன.

1944 ஆம் ஆண்டு ஒத்தியங்கு முடுக்கி தத்துவத்தை விலாடிமிர் வெக்சுலர் கண்டறிந்தார்.^[2] 1945 ஆம் ஆண்டு முதல் எதிர்மின்னி சின்குரோத்திரனை எட்வின் மேக்மிலன் வடிவமைத்தார்.^[3][4] 1952 ஆம் ஆண்டு மார்க் ஒலிபண்ட் உலகின் முதல் நேர் மின்னி ஒத்தியங்கு முடுக்கியினை வடிவமைத்தார். ^[3][5]

வகைகள்

நவீன காலத்தில் பல வகை ஒத்தியங்கு முடுக்கிகள் பயன்படுத்தப்படுகிறது:

சேமிக்கும் வளையம் என்ற ஒத்தியங்கு முடுக்கி வகையில் துகள்களின் இயக்க ஆற்றல் மாறாததாக வைக்கப்படுகிறது.

ஒத்தியங்கு முடுக்கி ஒளி மூலம் என்ற ஒத்தியங்கு முடுக்கி வகையில் பல, எதிர் மின்னிகளை முடுக்கும் வகையைச் சேர்ந்தது. இவற்றிலும் சேமிக்கும் வளையம் இடம் பெற்றிருக்கும், தேவைப்பட்ட மின்காந்த அலைகளை உருவாக்கும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. துகள்களுக்கு பதிலாக மின்காந்த அலைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

சுழல் மோதுவி .என்ற ஒத்தியங்கு முடுக்கி வகையில், ஒன்றையொன்று குறுக்கிடும் இரு சேமிக்கும் வளையங்களும், ஒரு முன் துகள் முடுக்கியும் உள்ளன.

கருவி இயங்கும் தத்துவம்

உலகின் முதல் சுழல் துகள் முடுக்கியான சுழற்சியலைவியிலிருந்து உருவாக்கப்பட்டதே ஒத்தியங்கு முடுக்கி ஆகும். மரபார்ந்த சுழற்சியலைவி ஒன்றில் ஒரு வழி நடத்தும் காந்தப்புலமும், மாறாத அதிர்வெண் கொண்ட மின்காந்த அலைகளும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. முடுக்கத்தினால் அதிகரிக்கும் சார்பு நிறைக்கு ஏற்றாற் போல் காந்தப்புலங்களும் தொடர்ந்து அதிகரிக்கும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.

காசுமோட்ரான் ஒன்றின் வரைபடம்

ஒத்தியங்கு முடுக்கியில் காந்தப்புலச்செறிவு, துகள்கள் நகரும் இடத்தைப் பொறுத்து மாறாமல் காலத்தை பொறுத்து மாறுகிறது. துகள்கள் ஒளியின் வேகத்தில் செல்லாததால் பயன்படுத்தப்படும் மின்காந்த அலைகளும் பல்வேறு அதிர்வெண்களைப் பெற்றிருக்கும். ஒரு மெல்லிய தடிமன் கொண்ட வட்ட வலய வெற்றிடக் குழாய் வழியாக துகள்கள் முடுக்கப்படுகின்றன. மெல்லிய வெற்றிடக் குழாய் வழியாக துகள்கள் செல்வதால் காந்தப்புலம் சிறந்த முறையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதனால் குறைந்த செலவில் மிகப் பெரிய ஒத்தியங்கு முடுக்கிகள் உருவாக்கப்படுகின்றன.

காசுமோட்ரான் போன்ற சேமிப்பு வளையங்கள் கொண்ட முதல் ஒத்தியங்கு முடுக்கிகள் முடிவிலாச் சுருள் அமைப்பைக் கொண்டது. இதன் தத்துவத்தை எர்னெசுட் கோரன்ட் கண்டறிந்தார்.^[6][7] மற்றும் நிக்கோலசு கிறிசுடோபிலோசு^[8] துகள்கள் செல்லும் பாதையை வட்ட முனைகளைக் கொண்ட பல கோணப் பகுதியாக வடிவமைத்தார்.

ரேடியோ அதிர்வெண் முடுக்கிகள், துகள்கள் நேரடியாக முடுக்குகிறது. இரு முனை காந்தப்புலங்கள், துகள்களை திசை மாற்ற உதவுகிறது. நான்முனை காந்தங்கள், துகள்களைக் குவிக்கப் பயன்படுகிறது.

ஆத்திரேலியா நாட்டைச் சேர்ந்த சேமிக்கும் வளைய அமைப்புக் கொண்ட ஒத்தியங்கு முடுக்கியின் படம்.

காலத்தைப் பொறுத்து மாறும் காந்தப்புலங்கள் மற்றும் சக்தி வாய்ந்த குவிக்கும் அமைப்புகளும், மிகப் பெரிய துகள் முடுக்கிகளையும் சிறப்பாகச் செயல்பட வைக்கிறது.

மிகவும் சக்தி வாய்ந்த துகள் முடுக்கிகள் அதிக ஆரம் கொண்ட பாதைகளையும், அதிக அளவிலான மற்றும் அதிக ஆற்றல் கொண்ட நுண்ணலை உருவாக்கிகளையும் கொண்டிருக்கும். துகள் முடுக்கிகளின் ஆற்றல், அதன் மீது செயல்படும் காந்தப்புலத்தின் வலிமையைப் பொறுத்தது.

பயன்கள்

• உயிரி அறிவியல்: புரதம் மற்றும் பெரிய மூலக்கூறு படிகவியல்
• லிகா முறையில் நுண்வனைதல்
• மருந்து கண்டுபிடிப்பு மற்றும் ஆராய்ச்சி
• எக்சு கதிர் அச்சடிப்பு முறை
• உயிரிகள் எவ்வாறு மருந்திற்கு வேலை செய்கிறது எனக் கண்டறிய
• கனிம வேதிப் பொருட்களின் நுண்ணாய்வும், படிகவியலும்
• உடனொளிர்தல் ஆய்வு
• குறைகடத்திப் பற்றிய ஆய்வும் மற்றும் அதன் அமைப்பை அறிதலும்
• நிலவியல் பொருட்களை ஆராய்தல்
• மருத்துவப் படிமவியல்
• சில வகையான புற்று நோய்களைத் துகள் சிகிச்சை மூலம் குணமாக்குதல்

மேலும் பார்க்க

• சுழற்சியலைவி
• வரியோட்டவழிக் கணித்த குறுக்குவெட்டு வரைவி
• துகள் முடுக்கி