Jak se vytváří protonový paprsek?

Proton je jedním ze stavebních kamenů atomu. Protony spolu s neutrony a mnohem menšími elektrony tvoří základní prvky. Když jsou tyto mikroskopické částice zaostřeny do úzkého paprsku a stříleny extrémně vysokou rychlostí, nazývá se to protonový paprsek. Protonové paprsky jsou nesmírně užitečné věci, a to jak pro experimentální fyziky, tak pro lékaře.

Protony mají kladný elektrický náboj. Věci s opačnými náboji se navzájem přitahují, zatímco věci se stejným nábojem odpuzují. Toto je hlavní princip urychlovače částic - stroje používaného k výrobě protonových paprsků. Protony jsou urychlovány trubicí elektromagnety. Když je proton za magnety, magnet se přepne na záporný náboj, aby proton přitáhl k němu. Jakmile proton projde kolem magnetu, náboj se přepne na kladný, aby proton od něj odtlačil a urychlil jej více. Celá řada protonů v řadě vytváří protonový paprsek.

Protonový paprsek může jít téměř rychlostí světla, ale trvá chvíli, než se částice dostanou. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je použít velký lineární urychlovač. Lineární urychlovače jsou obrovské věci - dlouhé až 2 míle.

Další způsob, jak toho dosáhnout, je kruhový urychlovač. Kruhové urychlovače nebo cyklotrony mají magnetické pole určené k ohýbání dráhy částice v kruhu. Paprsek protonů v cyklotronu se bude točit dokola a dokola, dokud nedosáhne dostatečné rychlosti. Poté budou vystřeleni na svůj cíl.

Protonové paprsky mají mnoho užitečných aplikací. Často se používají v teoretické fyzice. Urychlovače částic rozbíjejí protony na jiné protony, stejně jako neutrony a další elementární částice. Když se částice srazí, vědci změří malé částice vyhozené z kolize. Snaží se objevovat věci o gluonech, kvarkech a dalších základních částicích, které tvoří protony.

Protonové paprsky se také používají při radiační terapii. Protony jsou pečlivě zaměřeny a stříleny na nádory, kde poškozují jejich DNA a ničí rakovinné buňky. Tento typ terapie velmi málo poškozuje okolní tkáň. Na rozdíl od chirurgického zákroku nevyžaduje řezání, takže je mnohem bezpečnější a méně škodlivé pro určité druhy nádorů. Zejména protonové paprsky byly velmi účinné při léčbě určitých typů rakoviny očí. Dříve muselo být oko odstraněno, aby se dostalo k nádoru, ale nyní může být zaměřeno protonovým paprskem.