Il sincrotone

Una particella carica può essere accelerata in linea retta da un campo elettrico. Questa accelerazione conferisce energia alla particella e cosa molto importante riduce la sua lunghezza d’onda quantistica permettendo cosi di costruire i microscopi più potenti del mondo: gli acceleratori di particelle.
I campi magnetici non sono in grado invece di fornire un’accelerazione alle particelle ma riescono a “deviarne la traiettoria” mantenendole in un’orbita circolare.
Ed è grazie a questa proprietà che è possibile costruire acceleratori di particelle più piccoli e compatti, e soprattutto meno costosi dei “linac” ovvero acceleratori lineari di particelle strutture in grado di accelerare particelle cariche (protoni, elettroni, positroni, ioni pesanti, etc.), generate per mezzo di un cannone termoionico, un foto iniettore o altri mezzi.
Questi acceleratori “circolari” denominati ciclotroni o sincrotoni sfruttano orbite circolari di particelle contenute in questo assetto da campi magnetici.
Il campo magnetico ha la funzione di mantenere il fascio di particelle nella sua orbita circolare.
All’aumentare dell’energia del fascio di particelle se il campo magnetico vine tenuto costante si produrranno orbite dal raggio sempre più grande.
Per mantenere questa percorrenza orbitale al crescere dell’energia del fascio di particelle deve corrispondere una contestuale crescita del campo magnetico.
Questo è il principio dell’acceleratore di particelle chiamato sincrotone.
Come esistono dei limiti per l’energia prodotta dai campi elettrici esistono limiti anche per la grandezza dei campi magnetici.
Il Large Hadron Collider di Ginevra è stato progettato per arrivare a produrre fasci di particelle con 7 TeV di energia (1 teravolt equivale a 1000 miliardi di elettron volt) ed ha un diametro di 8.5 km.