Zastosowania akceleratorów

Chociaż akceleratory zostały wynalezione dla fizyki cząstek elementarnych, to tysięcy z nich używa się w innych gałęziach nauki, a także w przemyśle i medycynie. Większość z nich to małe akceleratory liniowe używane w fabrykach do polimeryzowania plastyków, utylizacji odpadów i sterylizacji żywności oraz w szpitalach do różnego rodzaju zabiegów. W dziedzinie medycyny możemy się również spotkać z cyklotronami (akceleratorami kołowymi) używanymi do produkcji izotopów w celu zaopatrywania szpitali w zmodyfikowane biologicznie związki chemiczne, których położenie w organiźmie możemy wykrywać dzięki cząstkom, które emitują. Niektóre z nich, z uwagi na ich biochemiczny charakter, mogą nawet "wybierać" określone części ciała, które chcemy zbadać lub leczyć.

Ostatnio dużym zainteresowaniem, szczególnie w Europie, USA i Japonii, cieszy się pomysł zbudowania akceleratora protonowego o energii kilkuset MeV, który można by użyć do niszczenia głębokich nowotworów. Protony, z milimetrową precyzją, deponują większość energii na końcu swojej drogi, minimalnie niszcząc powierzchnię tkanek i oszczędzając delikatne organy znajdujące się wokół nowotworu.

Powracając do przemysłu, wiązka ciężkich jonów, np. taka jaką dysponuje GSI

w Darmstadt, jest stosowana do wszczepiania atomów na powierzchniach nadprzewodników, używanych do produkcji układów scalonych do nowoczesnych komputerów. Inne zastosowanie w przemyśle to hartowanie powierzchni metali dla zwiększenia ich wytrzymałości i rzeźbienie w krzemie z mikronową precyzją.

Źródła promieniowania synchrotronowego, takie jakie znajdują się w ESRF

w Grenoble, rozprzestrzeniły się po świecie, a ich dobrze skolimowane wiązki i możliwość dostrajania długości fali, pozwala na wiele różnych zastosowań. W pracy badawczej technika dyfrakcji promieni rentgenowskich pozwala na "obejrzenie" struktury protein, enzymów oraz kryształów, nowych i ekscytujących materiałów takich jak np. nadprzewodniki wysokotemperaturowe.

Są one uzupełniane przez akceleratory protonowe o dużej intensywności, takie jak znajdują się w ISIS

w Laboratorium im. Rutherforda w Appleton, których celem jest produkcja neutronów. Dyfrakcja neutronów pozwala na rozszerzenie wielu technik badawczych z użyciem źródeł promieniowania synchrotronowego i pozwala na uzyskanie źródeł pulsacyjnych, dzięki czemu możliwe jest używanie metody czasu przelotu.

Jeszcze większe wrażenie robią akceleratory rozpędzające cząstki do energii rzędu GeV, ale mające wiązki o bardzo dużej intensywności, których używa się w badaniach samopodtrzymująceych się reakcji termojądrowych. Silne akceleratory liniowe mogłyby również służyć do przeobrażenia długożyciowych odpadów jądrowych w izotopy, które szybko ulegają rozpadowi i stają się bezpieczne dla środowiska, lub dostarczyć wiązki, której można by użyć jako "wzmacniacza energii" - poszukiwanej bezpiecznej formy reaktora jądrowego, pozwalającej na zastosowanie stosunkowo nieszkodliwego toru jako paliwa.

Dalsze informacje

Więcej informacji o niektórych zastosowaniach można znaleźć na naszych stronach o technice, a w szczególności na stronie "Zastosowania uboczne w życiu codziennym".
W artykule "Korzyści z badań podstawowych" C. H. Llewellyna Smitha, byłego dyrektora generalnego CERN-u, są omówione korzyści z badań podstawowych i wymienione liczne zastosowania akceleratorów.