境界のない化学

1月 1, 2022admin

粒子加速器

粒子加速器は、電磁場を利用して、十分に定義されたビーム内で荷電粒子を高速に推進させる装置である。

学習目標

粒子加速器を使用して生成された核変換生成物を予測する

Key Takeaways

Key Points

粒子加速器は歴史的に原子や粒子をぶつけるのに使われてきましたが、それはしばしばある元素から別のものに変換するという、原子核転換を誘発するのに使われてきました。
変換という用語は錬金術にまでさかのぼります。
加速器には、静電加速器と振動場加速器という 2 つの基本的なクラスがあります。
錬金術：万能薬、賢者の石を探す古代の探求。
亜原子粒子。
素粒子：原子より小さい物質の多くの単位のいずれか。

粒子加速器は、電磁場を使用して荷電粒子を高速に推進し、よく定義されたビームにそれらを格納する装置です。

核変換とは、ある化学元素または同位体を別の化学元素に変換することです。

核変換の歴史

核変換という言葉は、錬金術にまでさかのぼります。錬金術師たちは卑金属を金に変えることのできる賢者の石を追い求めました。中世以来、錬金術師、哲学者、科学者の間で金属変成の不可能性が議論されてきた。 18世紀になると、アントワーヌ・ラヴォアジエが錬金術的な元素論を近代的な化学元素論に置き換え、さらにジョン・ダルトンが原子の概念を発展させて様々な化学現象を説明するようになった。

核変換は、フレデリック・ソディが1901年にアーネスト・ラザフォードとともに、放射性トリウムが自らラジウムに変換していることを発見したときに初めて現代物理学に意識的に応用されました。ソディは、その瞬間、大声で叫んだという。「ラザフォード、これは核変換だ！」。ラザフォード、これは核変換だ！」と叫ぶと、ラザフォードは「頼むから、ソディ、これを核変換と呼ぶな」と言い返した。

粒子加速器

加速器には、静電加速器と振動場加速器という 2 つの基本的なクラスがあります。静電加速器は、静的な電場を用いて粒子を加速させます。このクラスの小規模な例としては、普通の古いテレビにあるブラウン管があります。また、コッククロフト・ウォルトン発電機やヴァン・デ・グラーフ発電機もその一例です。これらの装置で達成可能な粒子の運動エネルギーは、電気的破壊によって制限されます。一方、振動場型加速器は、高周波の電磁場を用いて絶縁破壊の問題を回避するものである。このクラスは1920年代に開発が始まり、現代のすべての加速器コンセプトと大規模施設の基礎となっている。

衝突型加速器は素粒子の世界の構造について証拠を与えることができるので、加速器は20世紀には一般に原子破壊機と呼ばれていました。

Fermi National Accelerator Laboratory.は、加速器が素粒子の世界の構造の証拠を与えることができるため、20世紀には一般的に原子粉砕機と呼ばれていました。フェルミ国立加速器研究所のテバトロンの航空写真で、8の字のような形をしています。主加速器は上のリングで、下のリング (見かけによらず直径は約半分) は予備加速、ビーム冷却、貯蔵などのためのものです。

変換の生成物を予測することは、放射能崩壊の生成物を予測するのと同じことです。式の両側の総原子質量と原子番号が等しいままであることを確認することが重要です。

変換生成物の予測は、放射性崩壊の生成物の予測と同じです。