Иако често повезани са најсложенијим научним истраживањима, акцелератори честица све више постају кључни алати у медицини, индустрији и заштити животне средине. Данас се широм света користи више од 30.000 различитих акцелератора, а њихове примене далеко превазилазе оквире физике високих енергија.
Како раде акцелератори?
Акцелератори честица су уређаји који убрзавају наелектрисане честице, као што су електрони, протони и јони, до веома високих енергија. Упркос разликама у величини и дизајну, сви акцелератори имају четири основне компоненте:
- Извор честица, који производи сноп набијених честица
- Систем за убрзавање, који им додаје енергију коришћењем електричних поља
- Вакуумске цеви, које омогућавају несметано кретање честица без судара са честицама ваздуха
- Магнетни систем, који усмерава, савија и фокусира сноп
Акцелератори су у последњим деценијама трансформисали савремену медицину. Линеарни акцелератори, познати као линаци, омогућавају прецизно зрачење тумора код пацијената оболелих од рака, чиме се минимизује оштећење здравог ткива. Према последњим подацима, више од 1000 медицинских линаца је у активној употреби у болницама широм света.
Циклотрони, још један тип акцелератора, производе краткотрајне радиоизотопе који се користе за позитронску емисиону томографију (ПЕТ) – технику визуелизације тумора и других патолошких стања. Тренутно је у функцији више од 1200 циклотрона, многи од њих у болничким центрима.
У индустрији, јонски имплантатори и електронски снопови се користе за побољшање физичких својстава материјала. Обрада површина на овај начин повећава отпорност на хабање, корозију и високе температуре. Тиме се продужава век трајања компоненти у аутомобилској, авио и машинској индустрији.
Око 12.000 јонских имплантатора активно се користи у производњи полупроводника, мобилних телефона и соларних панела. Осим тога, акцелератори се користе за стерилизацију хране, што смањује употребу хемијских конзерванса и побољшава безбедност производа.
Протонске греде омогућавају изузетно прецизно откривање трагова загађивача у ваздуху, води и земљишту. Хемијски елементи у микроконцентрацијама могу се детектовати помоћу техника као што је PIXE (Particle Induced X-ray Emission). Ови подаци су од кључног значаја за развој еколошких политика и праћење квалитета животне средине.
Највећи акцелератори, као што је Велики сударач хадрона (LHC) у CERN-у, користе се за фундаментална истраживања из области физике честица. У њима се честице сударају готово брзином светлости, што омогућава научницима да истражују услове сличне онима који су постојали непосредно након Великог праска.
Истовремено, синхротрони и електростатички акцелератори све више се користе у интердисциплинарним истраживањима, од археологије и биомедицине до проучавања културне баштине.
Захваљујући све већој доступности и технолошком напретку, акцелератори се све више користе и у земљама у развоју. Експерти предвиђају да ће број уређаја, нарочито компактних и мобилних акцелератора, значајно порасти у наредној деценији.