Kā tiek izveidots protonu stars?

Protons ir viens no atoma celtniecības elementiem. Protoni kopā ar neitroniem un daudz mazākiem elektroniem veido pamatelementus. Kad šīs mikroskopiskās daļiņas tiek fokusētas šaurā starā un šautas ar ļoti lielu ātrumu, to sauc par protonu staru. Protonu sijas ir ārkārtīgi noderīgas lietas gan eksperimentālajiem fiziķiem, gan ārstiem.

Protoniem ir pozitīvs elektriskais lādiņš. Lietas, kurām ir pretēji lādiņi, viena otru piesaista, savukārt lietas ar tādu pašu lādiņu atbaida. Tas ir daļiņu paātrinātāja centrālais princips - mašīna, ko izmanto protonu kūļu izgatavošanai. Protonus pa cauruli paātrina elektromagnēti. Kad protons atrodas aiz magnētiem, magnēts tiek pārslēgts uz negatīvu lādiņu, lai pievilktu protonu pret to. Kad protons pārvietojas gar magnētu, lādiņš tiek pārslēgts uz pozitīvu, lai protonu atgrūstu no tā, vairāk paātrinot. Vesela protonu rinda pēc kārtas veido protonu staru.

Protonu stars var iet gandrīz ar gaismas ātrumu, taču daļiņu iedarbināšana prasa kādu laiku. Viens veids, kā to izdarīt, ir liela lineārā paātrinātāja izmantošana. Lineārie akseleratori ir masīvas lietas - līdz 2 jūdzēm garas.

Vēl viens veids, kā to izdarīt, ir ar apļveida paātrinātāju. Apļveida paātrinātājiem vai ciklotroniem ir magnētiskais lauks, kas paredzēts daļiņas ceļa izliekšanai lokā. Protonu stars ciklotronā griezīsies apkārt un apkārt, līdz tie iegūs pietiekamu ātrumu. Tad viņi tiks nošauti viņu mērķī.

Protonu sijām ir daudz noderīgu lietojumu. Tos bieži izmanto teorētiskajā fizikā. Daļiņu paātrinātāji sagrauj protonus citos protonos, kā arī neitronos un citās elementārdaļiņās. Kad daļiņas saduras, zinātnieki mēra mazās daļiņas, kas izmestas no sadursmes. Viņi mēģina atklāt lietas par gluoniem, kvarkiem un citām pamata daļiņām, kas veido protonus.

Staru terapijā tiek izmantoti arī protonu stari. Protonus uzmanīgi vērš un šauj uz audzējiem, kur tie bojā DNS un iznīcina vēža šūnas. Šāda veida terapija ļoti maz bojā apkārtējos audus. Atšķirībā no ķirurģiskas iejaukšanās tam nav nepieciešama griešana, padarot to daudz drošāku un mazāk kaitīgu dažu veidu audzējiem. Konkrēti, protonu sijas ir bijušas ļoti efektīvas dažu acu vēža veidu ārstēšanā. Iepriekš, lai nokļūtu audzējā, acs bija jānoņem, bet tagad to var mērķēt ar protonu staru.