Auf welche Art und Weise funktioniert das Beschleunigen der Teilchen in einem Synchrotron?

Ein Synchrotron ist eins der meistbenutzten Beschleuniger, vielleicht auch der meistbenutzten, der im Jahre 1945 erfunden wurde. Mithilfe des Synchrotrons kann man Elektronen auf Energien bis zu 97 GeV bringen. Durch mehrere Magnete werden diese Teilchen dann auf eine kreisförmige, besonders dafür designierte Bahn gelenkt. Damit die Teilchen dann an der Bahn fokussiert bleiben, werden bestimmte Fokussierungsmagnete benutzt, die dann jeweils in regelmäßigen Abständen eingesetzt werden. Die Teilchen werden dann auf den geraden Beschleunigungsstrecken beschleunigt, die sich zwischen den Magneten befinden. Da es sich um eine Kreisbahn handelt, umlaufen die Teilchen diese Bahn dann mehrmals. Weiterhin kommen die s.g. Injektionsmagnete ins Spiel. Durch diese Magnete werden die Teilchen, die dann meistens mittels eines Linearbeschleunigers vorbeschleunigt werden, in den Ring eingespeist. Nachdem die Teilchen eine bestimmte Energie erreicht haben, werden sie dann aus dem Ring nach Außen geleitet, und zwar durch die Ejektionsmagneten. Durch die Erhöhung der Teilchenenergien, wird auch eine synchrone Erhöhung bei der Magnetfeldstärke der verschiedenen Ablenkmagneten gefördert. Das ist auch der Grund, wieso man die Bezeichnung Synchrotron verwendet.

Teilchenbeschleuniger

Die Teilchen können durch das elektrische Feld und durch eine gewisse Spannung beschleunigen. Auf diesem Prinzip basieren dann die Teilchenbeschleuniger. Wenn die Teilchen eine Potentialdifferenz in der Beschleunigungsstrecke durchlaufen, dann erhöhen sie somit auch deren Energie. Der Teilchenbeschleuniger besteht aus mehreren Teilen, wobei die wichtigsten Teile gerade die Teilchenquelle, die Fokussierungs- und Ablenkmagnete, die Vakuumröhre und zu guter Letzt die Beschleunigungsstrecke sind. Das einfachste Beispiel für einen Teilchenbeschleuniger ist jeder Fernseher.