| Referate | Director web | Adauga link | Contact |

Titlu referat: Acceleratoare de particule

Nivel referat: liceu

Descriere referat:
www.eReferate.ro
-Cea mai buna inspiratie…
Acceleratoare de
particule
       Problema energiilor mari
       O
dat` cu p`trunderea [n lumea microcosmosului, cercet`torii au avut de
[nt@mpinat o situa\ie cu totul neobi]nuit`. Dac` [n lumea macroscopic`, multe
din informa\iile asupra structurii obiectelor erau ob\inute direct, prin
observa\ii cu ochiul liber, explorarea structurii intime a materiei nu se putea
face nici cu cele mai puternice microscoape. Ochiul nu poate distinge obiecte
mai mici de 6-7 miimi de milimetru, iar microscoapele, nu pot permite
observarea dimensiunilor mai mici de 0,5 miimi de milimetru, adic` detalii de
cca. 5.000 ori mai mari dec@t diametrul unui atom ]i de 500 x 106 ori mai mari dec@t diametrul unui
nucleu atomic…
       Pentru studierea particulelor subnucleare, pentru investigarea
propriet`\ilor for\elor nucleare, metodele care se folosesc ]i [n prezent
constau [n principal din procese de ciocnire, prin bombardarea nucleelor cu
particule dotate cu energii suficient de mari pentru a putea p`trunde nucleele
atomice. {n acest fel studiind modalit`\ile [n care are loc o interac\ie, [n
urma ciocnirii, se pot determina caracteristicile corpurilor care au luat
parte, precum ]i a for\elor care intervin.
       Energiile care se imprim` particulelor-proiectil, sunt
difern\iate. Energia necesar` pentru a "p`trunde" [n dimensiunea de
10-10 m este de 0,002 MeV,
dar pentru a p`trunde p@n` la nucleu (10-14 m) este nevoie de o energie de
10.000 de ori mai mare (20 MeV). In ce priveste patrunderea in intimitatea
nucleului, la dimensiuni de 10-16 m, este nevoie de o energie de 2000 MeV (adica 2 GeV), iar pentru
a ajunge in "interiorul" nucleonilor (10-18
m) este nevoie de energii de peste 200
GeV.
       Desigur, pentru a putea efectua experiente in lumea subatomica
sunt necesare instalatii in care sa fie produse particule-proiectil, apoi
aceste particule sa fie organizate in fascicule de energii mari (adica sa fie
accelerate) si, in fine, sa aiba o posibilitate de a pune in evidenta
rezultatele interactiilor (detectoare de particule). Aceste instalatii numite
acceleratoare, au insotit
cu mult succes pe fizicieni in cercetarile lor, ramanand si in prezent
principalul instrument de lucru in lumea microcosmosului.
       Astfel a aparut o noua ramura a fizicii nucleare, cea a
acceleratoarelor, in care tehnicienii, pentru a asigura un singur deziderat
principal - fascicule de energii din ce in ce mai mari - au avut de invins
obstacole deosebite.
       Particulele care sunt accelerate in aceste instalatii pot fi, dupa
caz : electroni, pozitroni, protoni, antiprotoni, deutoni, precum si nuclee ale
unor elemente usoare sau medii. Totdeauna insa este vorba de particule ce
poseda sarcini electrice, asupra carora pot actiona oportun forte electrice si
magnetice, astfel incat sa le aduca la un nivel energetic ridicat. Neutronii,
in schimb, sunt totdeauna produsi fie prin intermediul unor anumite reactii
nucleare, fie prin bombardarea unor nuclee special alese cu proiectile
convenabile.
       Energiile la care s-a ajuns in zilele noastre, cu acceleratoare
moderne, sunt de ordinul zecilor si sutelor de miliarde de electron-volti. De
la instalatiile simple de accelerare, care puteau fi asezate pe o masa de
laborator, s-a ajuns in zilele noastre la instalatii complexe uriase, extrem de
costisitoare, care se intind pe zeci de hectare.
       Din
conditiile de realizare a reactiilor termonucleare rezulta ca este absolut
necesar sa se evite pierderile de energie prin radiatie si prin scapari de
particule accelerate, pentru a se putea acumula in masa de reactie energia
calorica necesara "aprinderii" reactiei termonucleare. De la inceput trebuie sa
constatam ca pierderile prin radiatie nu pot fi reduse prin metode electrice
sau magnetice, deoarece fotonii, odata emisi, nu sunt influentatii de asemenea
campuri de forta. Mai mult chiar, utilizarea ingradirii magnetice a plasmelor
termonucleare duce la o "hemoragie" radianta suplimentara a reactorului
termonuclear prin radiatia ciclotronica si sincrotronica ce ia nastere in
aceste cazuri. Ramane deci numai psibilitatea de a reduce pierderile prin
scapari de particule.
       Utilizarea campurilor electrice pentru eliminarea pierderilor de
particule, deci pentru ingradirea plasmei, nu este aplicabila din urmatoarele
motive :
       
       - din electostatica
clasica se stie (teorema lui Earnshaw) ca nu se poate realiza o configuratie de
conductori electrici al caror camp electrostatic sa creeze o pozitie de
echilibru stabil, nici chiar pentru o singura particula incarcata. Lucrul
acesta ar f8I mult mai greu pentru un sistem de mai multe particule ce
interactioneaza nu numai cu campul exterior, ci si intre ele ;
       
       - particulele din plasma
(ionii si electronii) avand sarcini electrice contrare, inseamna ca o
configuratie a conductorilor externi care ar reusi sa creeze o groapa de
potential pentru particule de un semn, ar crea in acelasi timp un maxim de
potential pentru particulele de semn contrar, astfel ca s-ar ajunge doar la o
polarizare a plasmei ;
       
       - chiar daca particulele
de un anumit semn (spre exemplu ionii) ar fi ingradite, din cauza respingerii
electrostatice reciproce ar apare presiuni electrostatice mult mai mari decat
cele controlabile prin electrotehnica secolului nostru.
       Metodele magnetice promit rezultate mi spectaculoase date fiind
particularitatile comportarii particulelor electrizate in campul magnetic.
Totusi, sperantele initiale au fost satisfacute numai partial deoarece au iesit
la iveala noi fenomene : derive ale particulelor, oscilatiile plasmei si
diferite instabilitati, care compromit posibilitatea de a ingradi plasma chiar
pentru intervale de timp de ordinul fractiunilor de secunda.
       Intrucat campul magnetic este produs prin curenti electrici, iar
variatia campului magnetic va induce campuri electrice in plasma, cercetatrea
devine destul de complicata si de aceea a fost neceasara crearea
magnetohidrodinamicii, ca noua disciplina stiintifica ce se ocupa cu aceste
aspecte ale problemei plasmelor.
       
       
Efectul de strictiune (pinch)
       S`
ne [nchipuim c` avem o desc`rcare [ntre doi electrozi, [ntr-o plasm` rarefiat`
astfel ca lungimea tubului de desc`rcare s` fie mare [n raport cu diametrul
s`u. Electronii se vor scurge de la catod la anod iar ionii pozitivi invers. La
egalitate de sarcini pozitive ]i negative, pe unitatea de volum, [ntre
elementele tubului de desc`rcarte nu vor exista for\e de respingere. Tuburile
de curent de electroni se vor atrage conform legilor lui Ampere, [ntruc@t
reprezint` curen\i paraleli. Acela]i lucru este valabil ]i pentru tuburile de
curent de electroni. Mai mult chiar, tuburile de curent de semne opuse se vor
atrage [ntre ele, deoarece. De]i au sensuri de circula\ie opuse, semnul
electric fiind ]i el opus, c[mpurile magnetice rezultante vor fi de acela]i
sens.
       Bennet (1934) a dat formula:
               I0 = 2,5
× 10-3 × T
× V -1/2
Pentru curentul critic i0 ([n amperi)
peste care se poate observa efectul de autofocalizare la temperatura
T  (grade absolute) ]i
la tensiune de accelerare V
. Curentul necesar va fi propor\ional cu temperatura, deoarece agita\ia termic`
tinde s` [ndep`rteze particulele [nc`rcate din tubul de curent
stric\ionat.
       Acest efct, numit apoi efect
pinch, a servit ca punct de plecare [n construc\ia
unor ma]ini termonucleare ]i pentru dezvoltarea unor noi tehnici
magnetohidrodinamice bazate pe particularit`\ile acestui fenomen.
       F`r` a intra [n detalii teoretice, putem sintetiza efctului de
pinch [n faptul c` frontul presiunii magnetice ac\ioneaz` ca un piston asupra
[ntregului gaz din coloan` de desc`rcare. Viteza de avansare a acestui piston
magnetic este mai mare dec[t viteza sunetului [n gazul central, rece. La
aceast` mi]care sopersonic` apare unda de ]oc [n frontul c`reia densitatea ]I
temperatura prezint` un salt spectaculos.
       Pe
m`sur` ce inelul de plasm` se str[nge, presiunea plasmei cre]te din cauza
cre]terii densit`\ii ]I temperaturii. Din aceast` cauz` ar fi de a]teptat ca la
un moment dat transferul de energie de la c[mpul magnetic la plasm` s`
inceteze. Dar spre surprinderea cercet`torilor, s-a constatat c` dup` apari\ia
undei de ]oc transferurile de energie sunt mai complete. Efectul acesta este
similar concentr`rii de energie prin implozie ]I poate duce la rezultate
spectaculoase atunci c[nd rata cre]terii curentului este mare ]I viteza ionilor
permite crearea unui piston magnetic foarte rapid ]I eficient. Particulele
[mpinse de acest piston vor primi o vitez` egal` cu de dou` ori viteza
pistonului ]I [n acest fel se ajunge la un randament foarte bun [n transmiterea
energiei.
       {ntruc[t acest efect se produce cu mai mare eficacitate la
desc`rc`rile rapide, era nevoie de mari tensiuni pe tuburile de desc`rcare,
lucru care nu se putea realiza at[t de u]or pe torurile cu desc`rcare cu
induc\ie [n gaz. De aici a rezultat un interes re[noit pentru desc`rc`rile pe
tuburi drepte. Tuburile drepte au dezavantajul c` prezint` riscul pierderilor
de particule pe la capete, deoarece ionii ]I electronii sunt accelera\i axial
de c`tre tensiunea aplicat`. Daca dorim sa obtinem o descarcare eficienta si
rapida intr- un tub drept cu electrozi la...



Curs valutar
Euro4,5511
Dolarul american4,2615
Lira Sterlina5,3015
Gramul de aur170,1555
Leul moldovenesc0,2176
Materii referate

Anatomie (61)

Astronomie (61)

Biologie (546)

Chimie (530)

Contabilitate (87)

Design (4)

Diverse (878)

Drept (356)

Ecologie (59)

Economie (520)

Educatie Fizica (2)

Educatie si Invatanmant (2)

Engleza (463)

Filosofie (99)

Fizica (343)

Franceza (25)

Geografie (838)

Germana (40)

Informatica (354)

Istorie (1169)

Italiana (21)

Latina (26)

Literatura (22)

Logica (6)

Management (133)

Marketing (118)

Matematica (114)

Mecanica (13)

Medicina si Farmacie (229)

Muzica (35)

Psihologie (337)

Religie (248)

Romana (2303)

Spaniola (31)

Statistica (17)

Stiinte politice (27)

Turism (64)

Nota explicativa

Informatiile oferite de acuz.net au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica. Va recomandam utilizarea acestora doar ca sursa de inspiratie sau ca resurse educationale.