spettrometro
di massa
Bottiglia
magnetica
Fasce di Van Allen e aurore Boreali (Australi)
Acceleratori di particelle (da openfisica)
L'azione dei campi magnetici sulle particelle cariche ha notevoli applicazioni, tra cui gli acceleratori di
particelle utilizzati nei grandi centri di ricerca fondamentale (come il CERN di Ginevra).
Il primo acceleratore di questo tipo fu il ciclotrone, progettato da E. Lawrence nel 1932.
Esso è costituito da due sezioni di metallo a forma di D (figura in basso a destra) immerse in un forte campo
magnetico (dell'ordine di qualche tesla) perpendicolare ai D. Tra i D viene stabilita una differenza di potenziale
dell'ordine di 105 V.
Le particelle cariche sono immesse al centro del sistema, in cui è stato fatto un vuoto molto spinto, e, accelerate
dal campo elettrico, passano nel primo D dove sono forzate a compiere un'orbita semicircolare di raggio
determinato.
Il campo elettrico tra i D non è costante, ma oscilla con la stessa frequenza di rotazione delle particelle
(frequenza di risonanza), che è indipendente dalla velocità.
Quando le particelle escono dal primo D, il campo elettrico ha cambiato verso e accelera le particelle verso il
secondo D. La velocità più elevata le costringe su un'orbita di raggio maggiore, ma sempre alla stessa frequenza.
Il processo continua con le particelle che percorrono orbite con raggio crescente (traiettoria a spirale) fino a
raggiungere energie cinetiche dell'ordine di qualche MeV con cui escono dal ciclotrone.
Per energie superiori ci sono limitazioni di due tipi:
1.Il raggio dell'orbita è proporzionale alla velocità dell'orbita e, per elevate energie, occorrono apparecchi molto
grandi.
2.A velocità prossime a quella della luce intervengono fenomeni relativistici quali l'aumento della massa delle
particelle che diminuisce la frequenza di rotazione.
Per ovviare a questi inconvenienti si aumenta il campo magnetico, in modo da mantenere costante il raggio,
facendo muovere le particelle su un anello circolare. Gli acceleratori che sincronizzano sia il campo magnetico, sia
la frequenza di risonanza con cui oscilla il campo elettrico in funzione della massa delle particelle si
dicono sincrotroni.
Large
Hadron
Collider
Commento sul moto delle lacune nei semiconduttori e semimetalli
