Proton Elementals
En proton er en af atomets byggesten. Protoner udgør sammen med neutroner og meget mindre elektroner de grundlæggende elementer. Når disse mikroskopiske partikler er fokuseret i en smal stråle og skudt ved ekstremt høje hastigheder, kaldes det en protonstråle. Protonstråler er ekstremt nyttige ting, både for eksperimentelle fysikere og læger.
Hvordan oprettes protonbjælker
Protoner har en positiv elektrisk ladning. Ting med modsatte ladninger tiltrækker hinanden, mens ting med samme ladning afviser. Dette er det centrale princip i en partikelaccelerator - maskinen, der bruges til at fremstille protonstråler. Protonerne accelereres gennem et rør af elektromagneter. Når en proton er bag magneterne, skiftes magneten til en negativ ladning for at trække protonen mod den. Når protonen kører forbi magneten, skiftes opladningen til positiv for at skubbe protonen væk fra den, hvilket fremskynder den mere. En hel række protoner i træk danner en protonstråle.
En protonstråle kan gå næsten lysets hastighed, men det tager et stykke tid at få partiklerne i gang. En måde at gøre dette på er at bruge en stor lineær accelerator. Lineære acceleratorer er massive ting - op til 3 km lange.
En anden måde at gøre dette på er med en cirkulær accelerator. Cirkulære acceleratorer eller cyclotroner har et magnetfelt designet til at bøje partikelstien i en cirkel. En stråle af protoner i en cyklotron vil dreje rundt og rundt, indtil de får nok hastighed. Derefter bliver de skudt ud mod deres mål.
Ansøgninger
Protonstråler har mange nyttige applikationer. De bruges ofte i teoretisk fysik. Partikelacceleratorer smadrer protoner i andre protoner såvel som neutroner og andre elementære partikler. Når partiklerne kolliderer, måler forskerne de små partikler, der smides ud fra kollisionen. De forsøger at opdage ting om gluoner, kvarker og de andre grundlæggende partikler, der udgør protoner.
Protonstråler bruges også til strålebehandling. Protonerne er omhyggeligt rettet mod og skudt på tumorer, hvor de beskadiger deres DNA og dræber kræftcellerne. Denne type behandling skader meget lidt det omgivende væv. I modsætning til kirurgi kræver det ikke skæring, hvilket gør det meget sikrere og mindre skadeligt for visse former for tumorer. Især har protonstråler været meget effektive til behandling af visse typer øjenkræft. Tidligere skulle øjet fjernes for at komme til tumoren, men nu kan det målrettes af protonstrålen.