V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
bouřlivých procesech hvězdách galaxiích dochází procesům, které fungují jako
"kosmické urychlovače" částic.
♦ Velké urychlovače pro výzkum fyzice elementárních částic,
kde většinou rozhodující dosáhnout nejvyšších energií urychlených částic.4 "Černé díry" knize "Gravitace, černé díry fyzika prostoročasu". betatron pouze elektrony.2 "Rentgenová diagnostika") to
lineární elektrostatický urychlovač elektronů, jejichž zdrojem žhavená katoda, (vnitřním) terčíkem anoda, ven
vychází brzdné (+charakteristické) X-záření. praxi jsou však urychlovače svým konstrukčním uspořádáním
většinou "specializované" dělí urychlovače elektronů, protonů těžších iontů. 1. Podél osy symetrie tohoto tlustého rotujícího disku pak "trychtýři" vnitřní části uniká proud částic záření
- tzv.
akreční disk, jehož nejnižší centrální oblasti dochází extrémně silnému ohřevu pohlcované látky klesající spirále
do černé díry.
Těmito mechanismy možná dalšími dosud neznámými) vzniká vysoce energetické kosmické záření podrobnosti
z hlediska radiační fyziky viz §1.
Kosmické urychlovače
Procesy urychlování stavebních částic hmoty probíhají přírodě, často mnohem větším měřítku intenzitě, než
to dokážeme uměle.5 Elementární částice
Popř. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika. Toto jsou unikátní zařízení o
velkých rozměrech (desítky stovky metrů, největší několik kilometrů!); jsou součástí
komplexních laboratorních systémů složitými detekčními aparaturami. Pouze mění směr, zakřivuje
dráhu nabité částice, bez změny rychlosti.RNDr.cz/JadRadFyzika5.: nejjednodušší urychlovač částic lze považovat již rentgenku (§3.10.
Primární sekundární záření urychlovačů
Urychlené nabité částice tvoří tzv.
Co týče druhu urychlovaných částic, některé typy urychlovačů jsou "univerzální" mohou v
principu fungovat pro různé druhy částic, pokud poskytuje iontový zdroj; tuto vlastnost mají
lineární urychlovače nebo synchrotrony. Jiné typy jsou schopné urychlovat pouze určité druhy částic,
např. primární svazek, který může být využit dvojím způsobem:
♦ Přímé využití primárního svazku,
který dopadu vhodný terčík (či interakci vstřícných svazků) vyvolává požadovanou interakci
pro studium elementárních částic, výrobu radionuklidů, radioterapii nebo pro jiný radiační analytický
http://astronuklfyzika.6 "Ionizující záření", část "Kosmické záření", hlediska astrofyziky kosmologie pak
v kap. Pro studium interakcí
s nízkým účinným průřezem zároveň potřeba dosáhnout vysokého toku vysokoenergetických
částic (často jen jedna interakce několika miliard "ta pravá"). Stavba takových zařízení
trvá řadu let finančně velmi náročná miliardy dolarů. Jsou diskutovány především tři mechanismy urychlování částic vesmíru:
♦ Fermiho mechanismus plynulého difuzního urychlování při opakované interakci částic pohybujícími se
rozlehlými oblaky ionizovaného plynu, spolupůsobení magnetického elektrického pole.
Podle způsobu technické realizace tvaru dráhy, níž urychlování částic probíhá,
rozdělujeme urychlovače dva základní typy: lineární kruhové (oba typy budou podrobněji
popsány níže).
♦ Pohlcování hmoty černou dírou, kdy velké množství hmoty, přitahované černou dírou, vytvoří kolem tzv.
Základní rozdělení urychlovačů
Z hlediska účelu použití lze urychlovače rozdělit dvou skupin:
♦ Malé urychlovače pro průmyslové medicínské využití,
kde nejsou potřeba extrémně vysoké energie (většinou stačí jednotky desítky MeV), ale bývá
často žádoucí dosáhnout poměrně vysokého toku (fluence) částic, aby požadovaný
technologický, analytický terapeutický efekt byl dostatečně účinný.2008 12:13:46]
.[v´B] působí magnetickém poli intenzity B
kolmo směru pohybu nabité částice rychlostí takže nevykonává žádnou práci. Takovéto urychlovače
jsou nejrozšířenější, často jsou vyráběny sériově. jet neboli výtrysk, který obsahuje částice urychlené velmi vysoké relativistické energie.
Pozn. proměnné magnetické pole indukuje pole elektrické, které způsobuje urychlovací efekt. Jedná relativně malé přístroje
s rozměry urychlovací komory řádu desítek centimetrů několika metrů.
*) Magnetické pole nemůže urychlovat, protože Lorentzova síla q.
♦ Výbuch supernovy, při němž vnější části hvězdy rozpínají rychlostí blízkou rychlosti světla, přičemž vzniklé
rázové vlně mohou být prudce expandující ionizované hmotě protony urychlovány energie stovky TeV.htm (31 43) [15
