Frage von Mashman2405, 53

Wie werden Teilchen in einem Synchrotron beschleunigt (Teilchenbeschleuniger)?

Meine Frage ist, wie Teilchen in einem Synchrotron genau beschleunigt werden. Ich weiß, dass dies durch eine Bescheunigungsstrecke geschieht, die einem Linearbeschleuniger gleicht. Allerdings stellt sich mir die Frage, wie in diesem mit der ständigen Zunahme der Teilchengeschwindigkeit umgegangen wird, da ja die Länge der Driftröhren festgelegt ist und diese mit einer periodischen Wechselspannung geladen werden. Vielen Dank im Voraus!

Antwort
von newcomer, 41

nun die werden mit Elektromagnetspulen angeschupst sprich diese werden so angesteuert dass beim Passieren der Spule diese Strom bekommt

Antwort
von PhotonX, 41

Was meinst du mit "mit einer periodischen Wechselspannung geladen"? In den gekrümmten Rohrstücken werden die Teilchen durch ein Magnetfeld auf eine Kreisbahn gelenkt, das nach jeder Beschleunigungsphase erhöht werden muss. Zitat aus Wiki:

Die Teilchenbahn ist nicht spiralartig wie beim Zyklotron oder Betatron,
sondern verläuft vom Beginn bis zum Ende des Beschleunigungsvorgangs
als geschlossener Ring. Das Feld der Ablenkmagnete kann daher nicht wie
das Magnetfeld im Zyklotron zeitlich konstant bleiben, sondern muss
während der Beschleunigung jedes Teilchenpakets proportional zum
anwachsenden Teilchen-Impuls erhöht werden.

Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Synchrotron#Prinzip_und_Aufbau

Kommentar von Mashman2405 ,

Allerdings werden die Teilchen dadurch nicht beschleunigt, sondern nur auf ihrer Bahn gehalten. Beim Linearbeschleuniger wird die Länge der Driftröhren ständig erhöht, sodass die Teilchen sich in jeder Röhre die gleiche Zeit aufhalten, damit die Ladungsänderung der Röhren (durch eine periodische Wechselspannung) immer dann stattfindet, wenn sich das Teilchen in der Mitte der Röhre befindet. Beim Synchrotron kann das ja nicht umgesetzt werden, da die Längen der Driftröhren im Vorhinein festgelegt sind, sich allerdings die Geschwindigkeit der Teilchen ständig erhöht, sodass die Teilchen eigentlich nicht in der Mitte der Röhren beschleunigt werden können.(Ich hoffe mein Anliegen ist einigermaßen zu verstehen)

Kommentar von PhotonX ,

Was bei einem Linearbeschleuniger die Länge der Driftröhren reguliert, dafür ist bei einem Synchrotron die Feldstärke des Magnetfelds zuständig. Die Teilchen bewegen sich in den gekrümmten Rohrstücken auf einer Kreisbahn mit immer gleichem Radius, nachdem ihre Geschwindigkeit steigt, muss auch die Feldstärke des Magnetfelds steigen, um den Radius der Kreisbahn konstant zu halten.

Kommentar von Mashman2405 ,

Das ist mir klar, nur erlangen die Teilchen ja dadurch keine Geschwindigkeitszunahme, sondern bleiben lediglich auf ihrer Bahn. Oder vertuhe ich mich ?

Kommentar von PhotonX ,

Ja, richtig, beschleunigt werden sie durch elektrische Felder auf den geraden Röhrenstücken: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/33/Schematic_of_a_synchrotron.j...

Kommentar von Mashman2405 ,

Wie sehen denn die elektrischen Felder hier im Detail aus? Handelt es sich ebenfalls um Driftröhren ?

Kommentar von PhotonX ,

Nein, Driftröhren sind feldfrei, die Felder befinden sich zwischen den einzelnen Driftröhren. Überhaupt spricht man nur bei Linearbeschleunigern von Driftröhren. Bei Kreisbeschleunigern driften die Teilchen nicht, sondern werden entweder beschleunigt oder auf einer Kreisbahn gehalten (was ja auch eine Beschleunigung ist, obwohl nur die Richtung der Geschwindigkeit nicht aber ihr Betrag sich ändert). Die Teilchen driften in einem Kreisbeschleuniger also nicht.

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