لماذا لا يعمل المسارع الخطي بالنيوترونات

كتابة حسام - تاريخ الكتابة: 8 أبريل 2021 , 16:04 - آخر تحديث : 8 أبريل 2021 , 16:04
لماذا لا يعمل المسارع الخطي بالنيوترونات

لماذا لا يعمل المسارع الخطي بالنيوترونات ؟، حيث إن مسارع الجسيمات الخطي يستخدم في العديد من التطبيقات العملية والطبية، مثل تقنية علاج السرطان وقتل الخلايا السرطانية، وفي هذا المقال سنتحدث بالتفصيل عن المسارع الخطي، كما وسنوضح سبب عدم عمل هذا المسارع بالنيوترونات.

ما هو مسارع الجسيمات الخطي

مسارع الجسيمات الخطي (بالإنجليزية: Linear Particle Accelerator)، هو نوع من مسرع الجسيمات الذي يسرع الجسيمات دون الذرية المشحونة أو الأيونات إلى سرعة عالية عن طريق تعريضها لسلسلة من الجهد الكهربائي المتذبذب على طول خط التسريع، وتستخدم هذه المسرعات في العديد من المجالات والتطبيقات وخاصة التطبيقات الطبية، فهي تولد الأشعة السينية وإلكترونات عالية الطاقة للأغراض الطبية في العلاج الإشعاعي، كما وتعمل كحقن للجسيمات لمسرعات الطاقة العالية، وتستخدم ايضاً لتحقيق أعلى طاقة حركية لجزيئات الضوء من أجل أبحاث فيزياء الجسيمات، ويتراوح حجم مسارع الجسيمات الخطي من أنبوب أشعة الكاثود الصغير إلى مسارع خطي بطول 3.2 كيلومتر الموجود في مختبر المسرع الوطني SLAC في مينلو بارك في ولاية كاليفورنيا.

في الواقع يختلف مسارع الجسيمات الخطي عن مسارع الجسيمات الدوراني التزامني في شكل المسار، حيث إن مسار الجسيمات المشحونة في المسارع الخطي يكون على شكل خط مستقيم، بحيث لا تحتاج هذه المسارعات الخطية إلى المغناطيسات الباهظة التكلفة، والتي تستخدم في مسارعات الجسيمات الدورانية.[1]

شاهد ايضاً: الجسيمات ذات الشحنة السالبة في الذرة هي

لماذا لا يعمل المسارع الخطي بالنيوترونات

في الحقيقة لا يعمل مسارع الجسيمات الخطي بالنيوترونات، بسبب أن النيوترونات لا تحمل شحنة كهربائية، حيث إن مسارع الجسيمات الخطي يسرع الجسيمات المشحونة كهربائياً فقط بإستخدام فرق الجهد الكهربائي، مثل الإلكترونات التي تحمل شحنة كهربائية سالبة، أو مثل البروتونات التي تحمل شحنة كهربائية موجبة، أو حتى مثل الأيونات السالبة أو الأيونات الموجبة، بحيث ينتج عن تسريع هذه الجسيمات حزماً من الجسيمات المشحونة كهربائية، والتي يمكن إستخدامها لمجموعة متنوعة من الأغراض البحثية والتطبيقية، وتستخدم مسرعات الجسيمات الحقول الكهربائية لتسريع وزيادة طاقة حزمة من الجسيمات، والتي يتم توجيهها وتركيزها بواسطة المجالات المغناطيسية، بحيث ينتقل شعاع الجسيمات داخل فراغ في أنبوب الحزمة المعدنية، ويعتبر الفراغ ضرورياً للحفاظ على بيئة خالية من الهواء والغبار لشعاع الجسيمات لتنتقل داخله بدون عائق، كما وتقوم المغناطيسات الكهربائية بتوجيه شعاع الجسيمات وتركيزه أثناء إنتقاله عبر الأنبوب المفرغ.

في الواقع تتباعد المجالات الكهربائية حول أنبوب التسريع من الموجب إلى السالب عند تردد معين، مما ينتج عنه موجات راديو تسرع الجسيمات في مجموعات، ويمكن توجيه هذه الجسيمات المسرعة إلى هدف ثابت ومحدد، مثل قطعة رقيقة من رقائق معدنية، أو يمكن أن تصطدم حزمتان من الجسيمات معاً، بحيث تقوم أجهزة الكشف عن الجسيمات بتسجيل وكشف الجسيمات والإشعاع الناتج عن الإصطدام بين حزمة من الجسيمات معاً، وذلك من أجل الدراسة والأبحاث العلمية.[2]

شاهد ايضاً: عند شحن فلز بشحنات كهربائية فأنها تتوزع على سطحه بسبب

مزايا وعيوب مسارع الجسيمات الخطي

في ما يلي توضيح لمزايا وعيوب مسارع الجسيمات الخطي، وهي كالأتي:[3]

مزايا مسارع الجسيمات الخطي

في ما يلي جميع مزايا مسارع الجسيمات الخطي، وهي على النحو التالي:

  • يمكن أن ينتج المسرع الخطي طاقات جسيمات أعلى من مسرعات الجسيمات الكهروستاتيكية.
  • إن مسارع الجسيمات الخطي صغير نسبياً مقارنة بباقي أنواع المسرعات الآخرى، مما يمكن من إستخدمه في بعض المجالات التطبيقية والعملية.
  • يمكن تطوير مسارع الجسيمات الخطي لإنتاج الإلكترونات بسرعات نسبية.
  • في المسارع الخطي يتم تسريع الجسيمات عدة مرات بالجهد المطبق، وبالتالي فإن طاقة الجسيمات لا تقتصر على الجهد المتسارع.

عيوب مسارع الجسيمات الخطي

في ما يلي جميع عيوب مسارع الجسيمات الخطي، وهي على النحو التالي:

  • يحد طول جهاز مسارع الجسيمات الخطي من كفاءته وعمله.
  • هناك الحاجة إلى عدد كبير من أجهزة التشغيل والإمدادات للطاقة المرتبطة بالمسارع، مما يزيد من تكاليف البناء والصيانة له.
  • إذا كانت جدران التجاويف المتسارعة مصنوعة من مادة موصلة بشكل طبيعي، وكانت المجالات المتسارعة كبيرة، فإن مقاومة الجدار تحول الطاقة الكهربائية إلى حرارة بسرعة كبيرة.
  • تحتاج الموصلات الفائقة إلى تبريد مستمر لإبقائها أقل من درجة حرارتها الحرجة.

شاهد ايضاً: أول من قال بأن للجسيمات المادية خصائص موجية هو العالم

وفي ختام هذا المقال نكون قد عرفنا لماذا لا يعمل المسارع الخطي بالنيوترونات، كما ووضحنا نبذة تفصيلية عن مسارع الجسيمات الخطي، وذكرنا مبدأ عمل هذه المسارعات، بالإضافة إلى ذكر مزايا وعيوب مسارع الجسيمات الخطي.

المراجع

  1. ^ britannica.com , Linear accelerator , 8/4/2021
  2. ^ energy.gov , How Particle Accelerators Work , 8/4/2021
  3. ^ sciencedirect.com , Linear Particle Accelerator , 8/4/2021
76 مشاهدة