Sinkrotron

Sinkrotron ili sinhrotron je tip kružnog akceleratora čestica koji ubrzava elektrone i protone. Magnetsko polje u ovoj mašini se povećava tokom ubrzanja jedne skupine čestica, tako da je radijus zakrivljenosti njihovih staza konstantan i kretaju se po istoj kružnoj putanji unutar torusne komore. Frekvenca električnog polja kojim se elektroni ubrzavaju se ne mijenja, no zato se mijenja intenzitet magnetnog polja koje održava stabilnost orbite. Naelektrizirane čestice koje se kreću ubrzano po krivoj putanji emitiraju elektromagnetno zračenje odnosno gube energiju, a sama emitirajuća energija raste usporedno s porastom brzine čestice i otežava njeno ubrzavanje. U fizici elementarnih čestica ovo predstavlja nesavladiv problem pa je fizičare u 21. vijeku natjeralo na razmatranje planova o konstruiranju golemih ali energetski štedljivijih linearnih akceleratora.

Dok sinkrotrono zračenje otežava rad fizičarima, ono je izuzetno korisno u drugim naučnim disciplinama poput medicine, biologije ili fizike materijala. U njima se teži prema dobijanju što intenzivnijeg sinkrotronskog zračenja zbog čega su stariji sinkrotroni, slabi za istraživanja elementarnih čestica, modificirani da emitiraju još više zračenja korisnog za istraživanja. Pomoću takvih mašina moguće je promatrati i analizirati čak i pojedinačne molekule. Najstariji sinkrotroni razvijeni su sredinom 1940-ih: ruski fizičar Vladimir Veksler opisao je metodu rada 1944. u sovjetskom časopisu, a godinu dana kasnije neovisno od njega američki fizičar Edwin McMillan konstruirao je prvi operativni sinkrotron. Australski fizičar Mark Oliphant zaslužan je za dizajn i izradu prvog protonskog sinkrotrona, puštenog u rad 1952. godine. Rani veliki sinkrotroni bili su Cosmotron u američkom Brookhavenu (1953.; 3,3 GeV) i sinkrotron u sovjetskoj Dubni (1957.; 10 GeV). Poseban tip sinkrotrona su tzv. sudarači čestica (kolajderi) u kojima se dvije vrste čestica istovremeno ubrzavaju i međusobno sudaraju, čime se ostvaruju mnogo intenzivniji sudari od onih s nepotretnom metom. Najveći sudarači su CERN-ov Veliki hadronski sudarač u Ženevi i Tevatron u Sjedinjenim Državama (ugašen 2011.).