Urychlovače částic

Do 30. let 20. století byly jedinými zdroji částic o vysoké energii záření radionuklidů a kosmické záření. Kosmické záření bylo důkladně zkoumáno, fotografováno a byla v něm objevena řada nových částic (pozitrony, mezony, …). Lze v něm někdy zachytit též částici o mimořádně vysoké energii, ale to je otázka náhody a štěstí.

Aby bylo možné zkoumat složení a zákonitosti přeměn částic, je třeba použít rychle letící částice jako střely. Čím menší oblast prostoru chceme zkoumat, tím větší energii musíme částici dodat. Velikost rychlosti částice s nenulovou klidovou hmotností se přitom postupně přibližuje hranici velikosti rychlosti světla ve vakuu a zároveň roste její relativistická hmotnost. Proto je k urychlení částic zapotřebí velká energie.

Vzhledem k tomu, že velikost rychlosti pohybujících se částic se blíží velikosti rychlosti světla ve vakuu, je nutno při stavbě detektorů, plánování poloh detektorů v prstenci, … vzít v úvahu relativistické efekty (kontrakce délek, růst relativistické hmotnosti v závislosti na velikosti rychlosti, relativistickou energii, …).

Tato metoda zkoumání objektů mikrosvěta pochází od Rutherfordových experimentů, při niž objevil atomové jádro. Zkoumaná částice se nárazem „rozbije“ na množství jiných částic a sama zaniká. Nicméně z vlastností střely (velikost rychlosti, energie, klidová hmotnost) a vzniklých částic (energie, náboj, spin, …) lze poměrně spolehlivě určit další vlastnosti „zničené“ částice (poločas rozpadu, …).

Tyto velké energie dodávají částicím urychlovače.

Z tohoto pohledu tedy urychlovač není ten správný název dále popisovaných zařízení. Ve skutečnosti je to „dodávač energie“. Dodáním energie ovšem roste i velikost rychlosti pohybujících se částic.

Název „dodávač energie“ by byl výstižnější i proto, že zatímco energie urychlovaných částic roste znatelně, velikost rychlosti jejich pohybu se i při dalším zvyšování energie již téměř nemění. Hodnota velikosti rychlosti je velmi blízká velikosti rychlosti světla ve vakuu.

Urychlovače se konstruují ve dvou základních provedeních:

1. lineární urychlovač;

2. kruhový urychlovač.