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. İlk proton sinkrotronu Marcus Oliphant tarafından tasarlanmış ve 1952'de inşa edilmiştir.

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

Dış bağlantılar

Elettra Sincrotrone Trieste - Elettra and Fermi lightsources 
Canadian Light Source 
Australian Synchrotron 
French synchrotron Soleil 
Diamond UK Synchrotron 
Lightsources.org
CERN Large Hadron Collider 
Synchrotron Light Sources of the World 
A Miniature Synchrotron: 
Brazilian Synchrotron Light Laboratory
Podcast interview
Indian SRS
 Sameen Ahmed Khan , Synchrotron Radiation (in Asia) , ATIP Report, No. ATIP02.034, 28 pages (21 August 2002). (ATIP: The Asian Technology Information Program, Tokyo, Japan, 2002).  Complete Report .
Spanish ALBA Light Source 

Parçacık hızlandırıcılar