Pengertian Fisika Cyclotron dan Partikel Secara Lengkap

Fisika Cyclotron dan Partikel

Sejarah fisika partikel adalah kisah mencari benda yang semakin kecil. Ketika para ilmuwan menggali jauh ke dalam susunan atom, mereka perlu menemukan cara untuk membelahnya untuk melihat blok bangunannya. Ini disebut "partikel elementer". Dibutuhkan banyak energi untuk memisahkan mereka. Itu juga berarti bahwa para ilmuwan harus datang dengan teknologi baru untuk melakukan pekerjaan ini.

Untuk itu, mereka merancang cyclotron, sejenis akselerator partikel yang menggunakan medan magnet konstan untuk menahan partikel bermuatan saat mereka bergerak lebih cepat dan lebih cepat dalam pola spiral melingkar. Akhirnya, mereka mencapai target, yang menghasilkan partikel sekunder untuk dipelajari oleh fisikawan. Cyclotron telah digunakan dalam percobaan fisika energi tinggi selama beberapa dekade, dan juga berguna dalam perawatan medis untuk kanker dan kondisi lainnya.

Sejarah Cyclotron

Siklotron pertama dibangun di University of California, Berkeley, pada tahun 1932, oleh Ernest Lawrence bekerja sama dengan muridnya M. Stanley Livingston. Mereka menempatkan elektromagnet besar dalam lingkaran dan kemudian menemukan cara untuk menembak partikel melalui siklotron untuk mempercepat mereka. Karya ini menghasilkan Lawrence Hadiah Nobel Fisika 1939. Sebelum ini, akselerator partikel utama yang digunakan adalah akselerator partikel linier, singkatnya Iinac. Linac pertama dibangun pada tahun 1928 di Universitas Aachen di Jerman. Linacs masih digunakan sampai sekarang, khususnya dalam bidang kedokteran dan sebagai bagian dari akselerator yang lebih besar dan lebih kompleks.

Sejak Lawrence mengerjakan cyclotron, unit-unit uji ini telah dibangun di seluruh dunia. Universitas California di Berkeley membangun beberapa diantaranya untuk Laboratorium Radiasinya, dan fasilitas Eropa pertama dibuat di Leningrad di Rusia di Radium Institute. Lain dibangun selama tahun-tahun awal Perang Dunia II di Heidelberg.

Siklotron adalah perbaikan besar di atas linac. Berbeda dengan desain linac, yang membutuhkan serangkaian magnet dan medan magnet untuk mempercepat partikel bermuatan dalam garis lurus, manfaat dari desain melingkar adalah bahwa aliran partikel bermuatan akan terus melewati medan magnet yang sama yang diciptakan oleh magnet berulang-ulang, mendapatkan sedikit energi setiap kali melakukannya. Saat partikel memperoleh energi, mereka akan membuat loop yang lebih besar dan lebih besar di sekitar interior cyclotron, terus mendapatkan lebih banyak energi dengan setiap loop. Akhirnya, loop akan sangat besar sehingga berkas elektron berenergi tinggi akan melewati jendela, di mana pada titik itu mereka akan memasuki ruang pemboman untuk belajar. Intinya, mereka bertabrakan dengan piring, dan partikel-partikel yang tersebar di sekitar ruangan.

Siklotron adalah yang pertama dari akselerator partikel siklis dan memberikan cara yang jauh lebih efisien untuk mempercepat partikel untuk dipelajari lebih lanjut.

Cyclotron di Zaman Modern

Saat ini, cyclotron masih digunakan untuk bidang penelitian medis tertentu, dan berkisar dalam ukuran mulai dari desain meja hingga ukuran bangunan dan lebih besar. Jenis lain adalah akselerator synchrotron, dirancang pada 1950-an, dan lebih kuat. Cyclotron terbesar adalah TRIUMF 500 MeV Cyclotron, yang masih beroperasi di University of British Columbia di Vancouver, British Columbia, Kanada, dan Superkonduktor Cincin Cyclotron di laboratorium Riken di Jepang. Ini adalah 19 meter. Para ilmuwan menggunakannya untuk mempelajari sifat-sifat partikel, dari sesuatu yang disebut zat terkondensasi (di mana partikel menempel satu sama lain.

Desain akselerator partikel yang lebih modern, seperti yang ada di Large Hadron Collider, dapat jauh melampaui tingkat energi ini. Apa yang disebut "pemecah atom" ini telah dibangun untuk mempercepat partikel hingga mendekati kecepatan cahaya, ketika fisikawan mencari potongan materi yang lebih kecil. Pencarian untuk Higgs Boson adalah bagian dari pekerjaan LHC di Swiss. Akselerator lain ada di Brookhaven National Laboratory di New York, di Fermilab di Illinois, KEKB di Jepang, dan lainnya. Ini adalah versi cyclotron yang sangat mahal dan kompleks, semua didedikasikan untuk memahami partikel-partikel yang membentuk materi di alam semesta.

Share this post