Протонни елементали
Протонът е един от градивните елементи на атома. Протоните, заедно с неутроните и много по-малките електрони, съставят основните елементи. Когато тези микроскопични частици се фокусират в тесен лъч и се изстрелват с изключително високи скорости, това се нарича протонен лъч. Протонните лъчи са изключително полезни неща, както за експериментални физици, така и за лекари.
Как се създават протонни лъчи
Протоните имат положителен електрически заряд. Нещата с противоположни заряди се привличат взаимно, докато нещата със същия заряд се отблъскват. Това е централният принцип в ускорителя на частиците - машината, използвана за направа на протонни лъчи. Протоните се ускоряват през тръба от електромагнити. Когато протон е зад магнитите, магнитът се превключва на отрицателен заряд, за да изтегли протона към него. Тъй като протонът преминава покрай магнита, зарядът се превключва на положителен, за да отблъсне протона от него, ускорявайки го още повече. Цял ред протони подред правят протонен лъч.
Протонният лъч може да достигне почти скоростта на светлината, но отнема известно време, за да накара частиците да тръгнат. Един от начините да направите това е да използвате голям линеен ускорител. Линейните ускорители са масивни неща - дълги до 2 мили.
Друг начин за това е с кръгов ускорител. Кръговите ускорители или циклотроните имат магнитно поле, предназначено да огъне пътя на частицата в кръг. Лъч от протони в циклотрон ще се върти наоколо и наоколо, докато не получат достатъчно скорост. Тогава те ще бъдат изстреляни по целта си.
Приложения
Протонните лъчи имат много полезни приложения. Те често се използват в теоретичната физика. Ускорителите на частици разбиват протони в други протони, както и неутрони и други елементарни частици. Когато частиците се сблъскат, учените измерват малките частици, изхвърлени от сблъсъка. Те се опитват да открият неща за глюони, кварки и другите основни частици, които изграждат протоните.
Протонните лъчи се използват и в лъчетерапията. Протоните са внимателно насочени и изстреляни към тумори, където увреждат своята ДНК и убиват раковите клетки. Този тип терапия нанася много малко увреждане на околната тъкан. За разлика от операцията, тя не изисква рязане, което го прави много по-безопасно и по-малко вредно за някои видове тумори. По-специално, протонните лъчи са били много ефективни при лечението на някои видове рак на очите. Преди това окото трябваше да бъде премахнато, за да се стигне до тумора, но сега то може да бъде насочено от протонния лъч.