Proton Elementals
En proton er en av byggesteinene i atomet. Protoner, sammen med nøytroner og mye mindre elektroner, utgjør de grunnleggende elementene. Når disse mikroskopiske partiklene er fokusert i en smal stråle og skutt i ekstremt høye hastigheter, kalles det en protonstråle. Protonbjelker er ekstremt nyttige ting, både for eksperimentelle fysikere og leger.
Hvordan protonbjelker lages
Protoner har en positiv elektrisk ladning. Ting med motsatte ladninger tiltrekker hverandre, mens ting med samme ladning frastøter. Dette er det sentrale prinsippet i en partikkelakselerator - maskinen som ble brukt til å lage protonbjelker. Protonene akselereres gjennom et rør av elektromagneter. Når en proton er bak magnetene, byttes magneten til en negativ ladning for å trekke protonen mot den. Når protonen farter forbi magneten, byttes ladningen til positiv for å skyve protonen bort fra den, og øke hastigheten på den mer. En hel rad med protoner på rad lager en protonstråle.
En protonstråle kan gå nesten lysets hastighet, men det tar litt tid å få partiklene i gang. En måte å gjøre dette på er å bruke en stor lineær akselerator. Lineære akseleratorer er store ting - opptil 3 km lange.
En annen måte å gjøre dette på er med en sirkulær akselerator. Sirkulære akseleratorer, eller syklotroner, har et magnetfelt designet for å bøye banen til partikkelen i en sirkel. En protonstråle i en syklotron vil spinne rundt og rundt til de får nok fart. Da blir de skutt ut mot målet.
applikasjoner
Protonbjelker har mange nyttige applikasjoner. De brukes ofte i teoretisk fysikk. Partikkelakseleratorer knuser protoner i andre protoner, så vel som nøytroner og andre elementære partikler. Når partiklene kolliderer, måler forskerne de små partiklene som kastes ut fra kollisjonen. De prøver å oppdage ting om gluoner, kvarker og de andre grunnleggende partiklene som utgjør protoner.
Protonstråler brukes også i strålebehandling. Protonene er nøye rettet og skutt mot svulster, der de skader DNA-en og dreper kreftcellene. Denne typen behandling gjør svært lite skade på det omkringliggende vevet. I motsetning til kirurgi krever det ikke kutting, noe som gjør det mye tryggere og mindre skadelig for visse typer svulster. Spesielt har protonstråler vært svært effektive ved behandling av visse typer øyekreft. Tidligere måtte øyet fjernes for å komme til svulsten, men nå kan det målrettes av protonstrålen.