Zarracha tezlatkichlar (particle accelerators) — elektromagnit maydonlar yordamida zaryadlangan zarralar yoki ionlarni juda katta tezlik yoki energiyagacha tezlatish uchun ishlatiladigan qurilmalardir.
Zarracha tezlatkichlarning turlari
Zarracha tezlatkichlar asosan ikki turga bo‘linadi: elektrostatik va elektrodinamik tezlatkichlar.
Elektrodinamik yoki elektromagnit zarracha tezlatkichi
Bu mexanizm yuqori kuchlanishni hosil qilish uchun elektronlar razryadidan foydalanadi. Zarralarni juda katta energiyagacha tezlatish uchun dinamik maydonlar qo‘llanadi. Elektromagnit tezlatish dinamik maydonlar (tebranma radiochastotali maydonlar, rezonans kontur yoki nerezonans magnit induksiya) yordamida amalga oshiriladi.
Tezlatkichlarning bu sinfi алғаш 1920-yilda ishlab chiqilgan bo‘lib, barcha zamonaviy yirik ko‘lamli tezlatkichlarning asosini tashkil etadi. Bu tezlatkichlarda chiqish energiyasi tezlatiruvchi maydon kuchi bilan cheklanmaydi, chunki bu yerda zarralar bir xil tezlatiruvchi maydondan bir necha marta o‘tishi mumkin. Elektrodinamik zarracha tezlatkichlari ikki turga bo‘linadi, ular:
- Chiziqli tezlatkich:- Chiziqli zarracha tezlatkichi qisqacha linak (linac) zarralarni to‘g‘ri chiziq bo‘ylab tezlatadi. Bu yerda tezlatilishi kerak bo‘lgan subatom zarracha yoki ion chiziqli nur yo‘li bo‘ylab ketma-ket tebranib turuvchi elektr potensiallar ta’siriga uchraydi.
- Aylana tezlatkich:- Tezlatilayotgan zarralar magnit maydon yordamida aylana yoki deyarli aylana yo‘l bo‘ylab harakatlantiriladi.
Elektrodinamik yoki elektromagnit zarracha tezlatkichlariga misollar quyidagilar:
- Magnit induksion tezlatkich
- Betatron
- Chiziqli induksion tezlatkich
- Chiziqli tezlatkich
- Aylana yoki siklik RF tezlatkichlar
- Siklotronlar
- Sinkrosiklotronlar va izoxron siklotronlar
- Sinxrotron
- Elektron sinxrotron
- Saqlash halqalari (storage rings)
- Sinxrotron nurlanish manbalari
- FFAG tezlatkichi
Elektrostatik tezlatkich
Ular zarralarni tezlatish uchun statik elektr maydondan foydalanadi. Bu sinfda zarra uchun erishiladigan kinetik energiya tezlatish kuchlanishiga bog‘liq bo‘lib, u elektr teshilishi (electrical breakdown) bilan cheklanadi. Bu turdagi tezlatkichning sodda kichik ko‘lamli misoli — katod nurlari trubkasi (Cathode-Ray Tube). Eng ko‘p uchraydigan misollar: Van de Graaff generatori va Cockcroft-Walton generatori.
Zarracha tezlatkichlarning qo‘llanilishi:
Zarracha tezlatkichlar yordamida hosil qilingan yuqori energiyali nurlar asosan amaliy va fundamental ilmiy tadqiqotlarda qo‘llaniladi. Ulardan sanoat va texnik sohalarda ham foydalaniladi. Dunyo bo‘ylab 30000 dan ortiq tezlatkich mavjud bo‘lib, ularning taxminan 80–85% qismi asosan radioterapiya va ion implantatorlari uchun ishlatiladi. Qolganlari sanoat ishlovi, biotibbiyot, past energiyali va yuqori energiyali tadqiqotlarda qo‘llaniladi.
- Yuqori energiyalar fizikasi
Fazo va vaqtni, moddaning tuzilishini hamda dinamikasini eng fundamental darajada tushunish uchun fiziklar imkon qadar eng yuqori energiyalardagi (yuzlab GeV) sodda turdagi o‘zaro ta’sirlarni o‘rganadilar. Zarralar fizikasi bilan shug‘ullanuvchi olimlar bu tezlatkichlardan elektron, pozitron, proton va antiproton kabi fundamental zarralar nurlarini hosil qilish uchun foydalanadilar. Juda yuqori energiyali bu nurlar bir-biri bilan yoki sodda yadrolar bilan o‘zaro ta’sirga kiritiladi. Bu sinfdagi eng katta va eng yuqori energiyali zarracha tezlatkichi — CERNdagi Katta adron kollayderi (Large Hadron Collider, LHC) hisoblanadi.
- Izotoplar ishlab chiqarish va yadro fizikasi qo‘llanmalari
Yalang‘och atom yadrolari nuri o‘zaro ta’sirlarni, yadrolarning o‘z tuzilishi va xossalarini hamda juda yuqori harorat va zichlikdagi kondensirlangan modda xususiyatlarini o‘rganishda ishlatiladi. Yadro fiziklari va kosmologlar koinotning kelib chiqishini takrorlay oladigan modellarni ishlab chiqishda ushbu mexanizmdan foydalanganlar. Bu yerda yadrolar juda yuqori energiya oralig‘ida to‘qnashishga majbur qilinadi. Bu sinfdagi eng yirigi — Brookhaven Milliy Laboratoriyasidagi (Brookhaven National Laboratory) Nisbiy og‘ir ionlar kollayderi (Relativistic Heavy Ion Collider, RHIC) hisoblanadi.
- Zarracha terapiyasi va past energiyali qurilmalar
Past energiyalarda tezlatilgan zarralar nuri saraton kasalliklarini davolashda (radioterapiyada) qo‘llaniladi. Past energiyali zarracha tezlatkichlari, masalan:
- Katod nurlari trubkalari (Cathode-Ray Tubes) displey qurilmalarida ishlatiladi.
- Ion implantatori integral sxemalarni (Integrated Circuits) ishlab chiqarishda qo‘llaniladi.
- Cockcroft-Walton generatori o‘zgaruvchan tokni yuqori energiyali o‘zgarmas tokka aylantirish uchun ishlatiladi va hokazo.
- Sinxrotron nurlanishi: sinxrotron elektronlarni magnit maydonda juda katta energiyagacha tezlatib, yuqori energiyali fotonlarning yorqin va kogerent nurini chiqaradi. Ular asosan kimyo, biologiya, texnologiya va kondensirlangan modda fizikasi kabi sohalarda atom tuzilishini o‘rganishda qo‘llaniladi.
Bu afzalliklar kichik darajadagi xavfli nurlanishlar evaziga qo‘lga kiritiladi. Ushbu qurilmalarni muvaffaqiyatli ishlatish uchun malakali operatorlar jalb etiladi.
Shunga o‘xshash qiziqarli maqolalar uchun BYJU’S bilan qoling. Shuningdek, ko‘plab interaktiv, qiziqarli fizikaga oid videolar va cheksiz akademik yordam uchun “BYJU’S-The Learning App” ilovasidan ro‘yxatdan o‘ting.
Tez-tez so‘raladigan savollar – FAQ
Q1
Zarracha tezlatkichlar nima?
Zarracha tezlatkichlar — elektromagnit maydonlar yordamida zaryadlangan zarralar yoki ionlarni juda katta tezlik yoki energiyagacha tezlatish uchun ishlatiladigan qurilmalardir.
Q2
Chiziqli tezlatkich nima?
Chiziqli zarracha tezlatkichlari, qisqacha linak (linac), zarralarni to‘g‘ri chiziq bo‘ylab tezlatadi. Bu yerda tezlatilishi kerak bo‘lgan subatom zarracha yoki ion chiziqli nur yo‘li bo‘ylab ketma-ket tebranib turuvchi elektr potensiallar ta’siriga uchraydi.
Q3
Sinxrotron nima?
Sinxrotron — bu magnit maydon kuchi zarralar energiyasi ortishi bilan ularning orbital radiusini doimiy saqlash uchun oshirib boriladigan siklotrondir. U rentgen nurlarining nihoyatda kuchli manbaidir. Bu nurlar sinxrotronning katta aylana yo‘li bo‘ylab harakatlanayotgan yuqori energiyali elektronlar tomonidan hosil qilinadi.
Q4
Elektromagnit zarracha tezlatkichlariga ayrim misollarni keltiring.
- Magnit induksion tezlatkich
- Betatron
- Chiziqli induksion tezlatkich
- Chiziqli tezlatkich
- Aylana yoki siklik RF tezlatkichlar
- Siklotronlar
Q5
Elektromagnit kuch nima?
Elektromagnit kuch — elektr zaryadlangan zarralar orasida yuz beradigan fizik o‘zaro ta’sir turidir. U zaryadlangan zarralar orasida ta’sir qiladi va barcha magnit hamda elektr kuchlarining birikmasidan iborat. Elektromagnit kuch tortishuvchi ham, itaruvchi ham bo‘lishi mumkin.
