Sinkrotron

Sinkrotron (veya senkrotron) özel bir dairesel parçacık hızlandırıcı çeşididir. Siklotron kavramından üremiş olan sinkrotronda, parçacıklara yön veren manyetik alan, artan kinetik enerjili bir parçacık ışınına senkronize (eş zamanlı) olduğundan zaman bağımlıdır.

Sinkrotron, çok büyük tesislerin inşa edilmesine olanak veren ilk parçacık hızlandırıcı kavramlarından biriydi. Bunu ışın eğme, odaklama ve hızlandırmayı değişik kısımlara ayırarak başarmıştır.

İlk elektron sinkrotronu Edwin McMilan tarafından 1945'te inşa edilmiştir. McMillan farkında olmasa da, sinkrotronun ilkeleri Vladimir Veksler tarafından ilk defa Rusça bir bilimsel dergide basılmıştı.^[1]^[2]^[3] İlk proton sinkrotronu Marcus Oliphant tarafından tasarlanmış ve 1952'de inşa edilmiştir.^[2]^[4]^[5]

Çalışma Prensipleri

Relativistik parçacıklar için yörünge yarıçapı enerji ile artmaktadır. Pratikte, manyetik alanın üretilmesinde teorik bir limit vardır. Klasik mıknatıslarla 1.5 T, süper iletken mıknatıslarla B=5 T’ya kadar çıkılabilmektedir. Bu, enerjinin 1 GeV’den büyük olduğu durumlarda yarıçapın birkaç metre büyümesi demektir ve böylesine hızlı bir artışı dengeleyecek bir mıknatısın üretilebilmesi neredeyse imkânsızdır. Bu nedenle parçacığın her defasında küçük saptırıcı mıknatıslardan geçtiği fakat sabit yörüngede dolandığı hızlandırıcı fikri ortaya atıldı. Yarıçap sabit olduğundan denklemine göre sabit olmalıdır. Başka bir deyişle B manyetik alanı enerji ile senkronize (eş zamanlı) olarak artmalıdır. Bu tip hızlandırıcılara “sinkrotron” denir.

Sinkrotron, parçacığı hızlandırmak için bir ya da birden fazla RF kaynağı bulundurabilir. Sinkrotronun L çevresi, dalgaboyunun tam katı olmalıdır (senkronizim koşulu). Parçacıklar ancak bu sayede her defasında aynı fazda hızlandırıcı bölgeye gelmektedir. Sinkrotronlarda, eğer hızlandırılan parçacık elektron ise kendiliğinden elektromanyetik bir ışınım yayınlanmaktadır. Parçacığın enerjisi arttıkça yayınlanan radyasyonda artmaktadır. Sinkrotronlar, parçacıkları E=0 dan başlayan bir enerjiyle hızlandıramamaktadır. Bunun nedeni, tam olarak B=0'dan çalışmaya başlayan ve lineer olarak artan bir mıknatısın üretilememesidir. Bu sorun, parçacığın ideal yörüngesinden sapmasına ve demetin kaybolmasına neden olur. Bu nedenle, parçacıkların sinkrotrona gelmeden önce lineer hızlandırıcılarda belli bir enerjiye ulaşması sağlanır.

Kaynakça

^ J. David Jackson and W.K.H. Panofsky (1996). "EDWIN MATTISON MCMILLAN: A Biographical Memoir" (PDF). National Academy of Sciences. 21 Ekim 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 15 Ocak 2012.
^ ^a ^b Wilson. "Fifty Years of Synchrotrons" (PDF). CERN. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 15 Ocak 2012.
^ Veksler, V. I. (1944). "A new method of accelerating relativistic particles". Comptes Rendus (Doklady) de l’Academie Sciences de l’URSS. 43 (8). ss. 329-331. 5 Aralık 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Nisan 2013.
^ Nature 407, 468 (28 September 2000) 18 Ekim 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi..
^ Rotblat, Joseph (28 Eylül 2000). "Obituary: Mark Oliphant (1901–2000)". Nature. 18 Ekim 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Ocak 2012.

Dış bağlantılar

Wikimedia Commons'ta Sinkrotron ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır.

Elettra Sincrotrone Trieste - Elettra and Fermi lightsources 17 Haziran 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Canadian Light Source 10 Mart 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Australian Synchrotron 4 Ağustos 2018 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
French synchrotron Soleil 30 Ağustos 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Diamond UK Synchrotron 10 Şubat 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Lightsources.org
CERN Large Hadron Collider 22 Ekim 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Synchrotron Light Sources of the World 3 Ekim 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
A Miniature Synchrotron: 31 Mart 2012 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Brazilian Synchrotron Light Laboratory
Podcast interview
Indian SRS
Sameen Ahmed Khan 22 Haziran 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Synchrotron Radiation (in Asia) 14 Nisan 2013 tarihinde Archive.is sitesinde arşivlendi, ATIP Report, No. ATIP02.034, 28 pages (21 August 2002). (ATIP: The Asian Technology Information Program, Tokyo, Japan, 2002). Complete Report 14 Nisan 2013 tarihinde Archive.is sitesinde arşivlendi.
Spanish ALBA Light Source 28 Mart 2006 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.

[1] J. David Jackson and W.K.H. Panofsky (1996). "EDWIN MATTISON MCMILLAN: A Biographical Memoir" (PDF). National Academy of Sciences. 21 Ekim 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 15 Ocak 2012.

[cern-50_years-2] Wilson. "Fifty Years of Synchrotrons" (PDF). CERN. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 15 Ocak 2012.

[3] Veksler, V. I. (1944). "A new method of accelerating relativistic particles". Comptes Rendus (Doklady) de l’Academie Sciences de l’URSS. 43 (8). ss. 329-331. 5 Aralık 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Nisan 2013.

[4] Nature 407, 468 (28 September 2000) 18 Ekim 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi..

[5] Rotblat, Joseph (28 Eylül 2000). "Obituary: Mark Oliphant (1901–2000)". Nature. 18 Ekim 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 15 Ocak 2012.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]