โปรตอนบีมถูกสร้างขึ้นอย่างไร?

โปรตอนเป็นหนึ่งในหน่วยการสร้างของอะตอม โปรตอน ร่วมกับนิวตรอนและอิเล็กตรอนที่มีขนาดเล็กกว่ามาก เป็นองค์ประกอบพื้นฐาน เมื่ออนุภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์เหล่านี้ถูกโฟกัสไปที่รังสีแคบและยิงด้วยความเร็วสูงมาก จะเรียกว่าลำโปรตอน คานโปรตอนเป็นสิ่งที่มีประโยชน์มากทั้งสำหรับนักฟิสิกส์และแพทย์ทดลอง

โปรตอนมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก สิ่งของที่มีประจุตรงข้ามกันจะดึงดูดกัน ในขณะที่สิ่งของที่มีประจุเท่ากันจะขับไล่ นี่คือหลักการสำคัญของเครื่องเร่งอนุภาค ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่ใช้ทำโปรตอนบีม โปรตอนถูกเร่งผ่านหลอดด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อโปรตอนอยู่ด้านหลังแม่เหล็ก แม่เหล็กจะถูกเปลี่ยนเป็นประจุลบเพื่อดึงโปรตอนเข้าหามัน เมื่อโปรตอนเคลื่อนที่ผ่านแม่เหล็ก ประจุจะเปลี่ยนเป็นค่าบวก เพื่อผลักโปรตอนออกจากแม่เหล็ก เร่งให้เร็วขึ้น โปรตอนทั้งแถวในแถวสร้างลำแสงโปรตอน

ลำแสงโปรตอนสามารถเคลื่อนที่ได้เกือบเท่าความเร็วแสง แต่ต้องใช้เวลาสักพักกว่าที่อนุภาคจะเคลื่อนตัวได้ วิธีหนึ่งในการทำเช่นนี้คือการใช้ตัวเร่งเชิงเส้นขนาดใหญ่ เครื่องเร่งความเร็วเชิงเส้นเป็นสิ่งที่ใหญ่มาก ยาวได้ถึง 2 ไมล์

อีกวิธีในการทำเช่นนี้คือการใช้คันเร่งแบบวงกลม เครื่องเร่งความเร็วแบบวงกลมหรือไซโคลตรอนมีสนามแม่เหล็กที่ออกแบบมาเพื่อทำให้เส้นทางของอนุภาคโค้งงอเป็นวงกลม ลำแสงโปรตอนในไซโคลตรอนจะหมุนไปรอบๆ และรอบๆ จนกว่าพวกมันจะมีความเร็วเพียงพอ จากนั้นพวกเขาจะถูกยิงไปที่เป้าหมาย

คานโปรตอนมีประโยชน์หลายอย่าง มักใช้ในฟิสิกส์เชิงทฤษฎี เครื่องเร่งอนุภาคจะชนโปรตอนให้เป็นโปรตอนอื่นๆ รวมทั้งนิวตรอนและอนุภาคมูลฐานอื่นๆ เมื่ออนุภาคชนกัน นักวิทยาศาสตร์จะวัดอนุภาคขนาดเล็กที่พุ่งออกมาจากการชนกัน พวกเขาพยายามค้นหาสิ่งต่างๆ เกี่ยวกับกลูออน ควาร์ก และอนุภาคพื้นฐานอื่นๆ ที่ประกอบเป็นโปรตอน

ลำแสงโปรตอนยังใช้ในการฉายรังสีอีกด้วย โปรตอนถูกเล็งอย่างระมัดระวังและยิงไปที่เนื้องอก ซึ่งทำให้ DNA ของพวกมันเสียหายและฆ่าเซลล์มะเร็ง การบำบัดประเภทนี้สร้างความเสียหายเพียงเล็กน้อยต่อเนื้อเยื่อรอบข้าง ต่างจากการผ่าตัดตรงที่ไม่ต้องตัด ทำให้ปลอดภัยและเป็นอันตรายต่อเนื้องอกบางชนิดน้อยลง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โปรตอนบีมมีประสิทธิภาพมากในการรักษามะเร็งตาบางชนิด ก่อนหน้านี้ต้องถอดตาออกเพื่อไปยังเนื้องอก แต่ตอนนี้สามารถกำหนดเป้าหมายโดยลำแสงโปรตอนได้