Cum este creat un fascicul de protoni?

Un proton este unul dintre elementele de bază ale atomului. Protonii, alături de neutroni și electroni mult mai mici, alcătuiesc elementele de bază. Când aceste particule microscopice sunt focalizate într-o rază îngustă și împușcate la viteze extrem de mari, se numește fascicul de protoni. Fasciculele de protoni sunt lucruri extrem de utile, atât pentru fizicienii experimentali, cât și pentru medici.

Protonii au o încărcare electrică pozitivă. Lucrurile cu sarcini opuse se atrag reciproc, în timp ce lucrurile cu aceeași sarcină se resping. Acesta este principiul central al unui accelerator de particule - mașina utilizată pentru a produce fascicule de protoni. Protonii sunt accelerați printr-un tub de către electro-magneți. Când un proton se află în spatele magneților, magnetul este comutat la o sarcină negativă pentru a trage protonul spre el. Pe măsură ce protonul trece peste magnet, încărcarea este comutată pe pozitivă, pentru a împinge protonul departe de el, accelerându-l mai mult. Un rând întreg de protoni la rând face un fascicul de protoni.

Un fascicul de protoni poate atinge aproape viteza luminii, dar durează ceva timp pentru ca particulele să meargă. O modalitate de a face acest lucru este utilizarea unui accelerator liniar mare. Acceleratoarele liniare sunt lucruri masive - de până la 2 mile lungime.

Un alt mod de a face acest lucru este cu un accelerator circular. Acceleratoarele circulare sau ciclotronii au un câmp magnetic conceput pentru a îndoi traseul particulei într-un cerc. Un fascicul de protoni dintr-un ciclotron se va învârti în jurul valorii de până când vor obține suficientă viteză. Apoi vor fi împușcați la țintă.

Fasciculele de protoni au multe aplicații utile. Ele sunt adesea folosite în fizica teoretică. Acceleratoarele de particule sparg protonii în alți protoni, precum și neutroni și alte particule elementare. Când particulele se ciocnesc, oamenii de știință măsoară particulele mici aruncate din coliziune. Ei încearcă să descopere lucruri despre gluoni, quarcuri și celelalte particule de bază care alcătuiesc protoni.

Fasciculele de protoni sunt utilizate și în radioterapie. Protonii sunt îndreptați cu atenție și împușcați către tumori, unde își deteriorează ADN-ul și ucid celulele canceroase. Acest tip de terapie dăunează foarte puțin țesutului din jur. Spre deosebire de operație, nu necesită tăiere, ceea ce îl face mult mai sigur și mai puțin dăunător pentru anumite tipuri de tumori. În special, fasciculele de protoni au fost foarte eficiente în tratarea anumitor tipuri de cancer ocular. Anterior, ochiul trebuia îndepărtat pentru a ajunge la tumoare, dar acum poate fi vizat de fasciculul de protoni.