Protónové elementály
Protón je jedným zo stavebných kameňov atómu. Protóny spolu s neutrónmi a oveľa menšími elektrónmi tvoria základné prvky. Keď sú tieto mikroskopické častice zaostrené do úzkeho lúča a sú strieľané extrémne vysokou rýchlosťou, nazýva sa to protónový lúč. Protónové lúče sú nesmierne užitočné veci pre experimentálnych fyzikov aj lekárov.
Ako sa vytvárajú protónové lúče
Protóny majú kladný elektrický náboj. Veci s opačnými nábojmi sa navzájom lákajú, zatiaľ čo veci s rovnakým nábojom odpudzujú. Toto je ústredný princíp v urýchľovači častíc - stroj používaný na výrobu protónových lúčov. Protóny sú urýchľované trubicou pomocou elektromagnetov. Keď je protón za magnetmi, magnet sa prepne na záporný náboj a pritiahne tak protón k nemu. Keď sa protón pohybuje okolo magnetu, náboj sa prepne na kladný, aby sa protón od neho odtlačil a urýchlil sa viac. Celý rad protónov v rade vytvára protónový lúč.
Protónový lúč môže ísť takmer rýchlosťou svetla, ale rozbehnutie častíc chvíľu trvá. Jedným zo spôsobov, ako to dosiahnuť, je použitie veľkého lineárneho urýchľovača. Lineárne urýchľovače sú obrovské veci - dlhé až 2 míle.
Ďalším spôsobom, ako to dosiahnuť, je kruhový urýchľovač. Kruhové urýchľovače alebo cyklotrony majú magnetické pole určené na ohýbanie dráhy častice v kruhu. Lúč protónov v cyklotróne sa bude točiť dokola a dokola, kým nedosiahne dostatočnú rýchlosť. Potom budú vystrelení na svoj cieľ.
Aplikácie
Protónové lúče majú veľa užitočných aplikácií. Často sa používajú v teoretickej fyzike. Urýchľovače častíc rozbíjajú protóny na iné protóny, ako aj na neutróny a ďalšie elementárne častice. Keď sa častice zrazia, vedci zmerajú malé častice vyhodené z kolízie. Pokúšajú sa objaviť veci o gluónoch, kvarkoch a ďalších základných časticiach, ktoré tvoria protóny.
Protónové lúče sa používajú aj pri rádioterapii. Protóny sú starostlivo namierené a vystrelené do nádorov, kde poškodzujú ich DNA a ničia rakovinové bunky. Tento typ terapie veľmi zle poškodzuje okolité tkanivo. Na rozdiel od chirurgického zákroku nevyžaduje rezanie, čo je oveľa bezpečnejšie a menej škodlivé pre určité druhy nádorov. Najmä protónové lúče boli veľmi účinné pri liečbe určitých typov rakoviny očí. Predtým bolo treba oko odstrániť, aby sa človek dostal k nádoru, ale teraz ho môže zamerať protónový lúč.