07/02/2023
Synchrotron. Dziwna konstrukcja w kształcie pustej w środku oponki. I to dosłownie, bo wewnątrz niego znajduje się próżnia. Wszystko to stworzone po to, aby nieustannie tracić energię. I z tego tracenia czerpać ogromną korzyść.
🍩⭕☄
Co się dzieje z elektronem, który siłą zostaje wydarty ze „swojego” atomu? Jaki żywot będzie pędziła ta mała cząstka bez swoich starych dobrych atomowych kompanów? Cóż, na pewno będzie to żywot pełen wolności oraz wielu ciekawych doświadczeń i przygód. Oczywiście do czasu. Jakkolwiek takie kawalerskie życie brzmi zachęcająco, tak liczyć się w trakcie niego trzeba z wieloma różnymi zwrotami akcji. Ot, wystarczy jakieś okoliczne pole magnetyczne czy elektryczne i elektronowa wolność kończy się z kretesem. Co prawda, wciąż można dosyć swobodnie się poruszać bez tych wszystkich siermiężnych protonów i neutronów, jednak przyłożone siły są bezlitosne i niezwykle skutecznie ograniczają jakąkolwiek swobodę, zwłaszcza tę ruchową i energetyczną.
💫👋
Bywa więc i tak, że niemałą grupkę takich elektronowych włóczęgów uda się złapać. I zrobić z nich, ot, chociażby jakąś pokaźną armatę. Po co komu działo, z którego można wystrzelać elektrony, pytacie? Cóż, to dosyć przydatna rzecz, taka armata. Właśnie dzięki niej mogliśmy przed laty oglądać ruszające się obrazki na pierwszych staromodnych telewizorach. No i - co najważniejsze - rewelacyjnie przydaje się ona właśnie w synchrotronach.
💣➡
Oczywiście, samo wystrzelenie naszych cząstek elektronowym działem do wypełnionego próżnią pierścieniowego wnętrza synchrotronu to nie wszystko. Aby mieć bowiem z nich jakikolwiek pożytek trzeba je dosyć mocno przyspieszyć. Jak mocno? Bardzo mocno - najlepiej tak do 99,9987% prędkości światła, a więc do granicznych możliwych do osiągniecia wartości w naszym Wszechświecie.
☄🏃
I tutaj stop. Nic bowiem dalej nie będzie miało sensu, bez wyjaśnienia dwóch kluczowych kwestii: 1) Po co nam takie pędzące elektrony? - oraz - 2) Dlaczego muszą poruszać się akurat po okręgu?
❓⤵
No więc, sprawa wygląda następująco - elektrony, które pędzą jak oszalałe niemal z prędkością światła, to także elektrony, które właśnie dostały wielkiego kopa energetycznego. Wiecie, Einstein, emce kwadrat i te sprawy. Oczywiście, energią obdarzono je celowo. Gdy wszak coś ma dużo energii, można mu tę energię zabrać i zrobić z niej jakiś szlachetny użytek, na przykład w imię nauki. I tu właśnie na scenę wkracza pierścień i jego krągłe kształty. Oczywiście, nie jest to wszystko tak oczywiste. Po pierwsze, sam kształt w typie ronda nie sprawi, że elektron będzie poruszał się po okręgu. Zwłaszcza, gdy osiąga prędkość bliską światłu i dzierży tak pokaźną energię. Trzeba go do takiego okrężnego ruchu nieco przymusić. Dlatego też w pierścieniu synchrotronu znajdują się strategicznie rozmieszczone elektromagnesy, które skutecznie zakrzywiają tor ruchu naszych cząstek. Rozwiązanie dosyć eleganckie, przyznajcie sami.
🔄⛔
Każdy, kto jednak ma w swoim posiadaniu prawo jazdy na wszelkiej maści pojazdy wie, że przy zakręcaniu zasadniczo trzeba zwolnić. Tak też jest w przypadku naszych elektronów (choć rządzą się one nieco innymi prawami niż samochody na drogach). Kiedy więc przy zakręcaniu "przyhamowują", tracą wówczas trochę swojej cennej energii, która obserwowana jest przez nas jako światło. I właśnie to wytworzone na zakręcie światło synchrotronowe jest kluczowym elementem tej ogromnie zaawansowanej machinerii oraz chowa w sobie całą tajemnicę kręcących się po okręgu elektronów.
✨🔝
Co prawda, we Wszechświecie światło synchrotronowe to nic wielkiego. Jest ono tam bardzo popularne, powszechnie wytwarzają je czarne dziury czy też pulsary. Jednak w skali ziemskiej, jest to energia naprawdę unikalna. I to w całości „wyprodukowana” przez człowieka. Nie dość, że światło synchrotronowe jest miliony razy jaśniejsze od promieni słonecznych docierających do naszej planety, to jeszcze - poza spektrum widzialnym - rozciąga się na podczerwień oraz ultrafiolet i promieniowanie X. Dzięki takiemu niezwykłemu potencjałowi energię tę wykorzystuje się do badania bardzo wielu materiałów na bardzo wiele różnych sposobów. To właśnie ona odkrywa przed nami niezwykłe ich właściwości, których w żaden inny sposób nie bylibyśmy w stanie dostrzec.
🔭🔬🩻
To naprawdę niesamowita machina, ten synchrotron. Dlatego też we współpracy z naszym Synchrotron SOLARIS stworzyliśmy nową infografikę poświęconą właśnie temu tematowi :) W pełnym rozmiarze możecie podziwiać ją tutaj -> bit.ly/solaris_synchro
Z: Drobne Kreski
