Document 7650020

download report

Transcript Document 7650020

105113 มนุษย์กบั เทคโนโลยี
Lecture 4 เทคโนโลยีเครื่องเร่งอนุภาค
เนื้อหา
เครือ่ งเร่งอนุภาค (Particle Accelerator) คืออะไร
เครือ่ งเร่งอนุภาค ยุคเริม่ ต้น
เครือ่ งเร่งอนุภาคสมัยใหม่ แนวตรง และ แนววงกลม
เครือ่ งตรวจวัดอนุภาค (Particle Detector)
ตัวอย่างเครือ่ งเร่งอนุภาค
การใช้ประโยชน์เครือ่ งเร่งอนุภาค
เครือ่ งเร่งอนุภาค (Particle Accelerator) คือ
อุปกรณ์ทส่ี ามารถ เร่งอนุภาคทีม่ ปี ระจุ
ให้มคี วามเร็วสูงมากขึน้
โดยใช้สนามไฟฟ้ า
หรือสนามแม่เหล็ก
เร็วขึน้ = พลังงานมากขึน้
เครื่ องแวนเดอกราฟ (Van de Graaff)
ใช้ ศึกษาปฏิกิริยานิวเคลียร์
เครือ่ งเร่งอนุภาคอย่างง่าย (1.5 eV)
+
e-
อิเล็กตรอนวิง่ ผ่านสนามไฟฟ้ าจากแบตเตอรี AA ขนาด
1.5 V จะมีพลังงานเพิม่ ขึน้ 1.5 eV
หน่ วยของพลังงาน
เราใช้หน่วยอิเล็กตรอนโวลต์ (eV) สาหรับ
พลังงานของเครือ่ งเร่งอนุภาค
1 eV  1.6 10
19
J
ปั จจุบนั เครือ่ งเร่งอนุภาคสมัยใหม่มพี ลังงานในช่วง
MeV = 106 eV (ล้าน)
GeV = 109 eV (พันล้าน)
TeV = 1012 eV (ล้านล้าน)
หลอดโทรทัศน์
สามารถเร่งอิเล็กตรอน
ให้มพี ลังงาน 30 keV
(30,000 eV)
จักรวาลเป็ นเครือ่ งเร่งอนุภาคทีย่ งิ่ ใหญ่ทส่ี ุด
ฟ้ าผ่า (Lightning)
การถ่ายเทประจุไฟฟ้ าในบรรยากาศ
ค.ศ. 1891 N. Tesla
สร้าง Tesla Coil กาเนิดไฟฟ้ าศักย์สงู
E ~ 1 MeV
เครือ่ งเร่งอนุภาคยุคเริ่มต้น
ค.ศ. 1895 RÖntgen ค้นพบรังสีเอ็กซ์ (x-ray)
E ~ 10-100 keV
CT-Scan
การจาลองใบหน้าของฟาโรห์ตุตนั คามุน
ค.ศ. 1896 J.J. Thomson ค้นพบอิเล็กตรอน
โดยใช้ Cathode Ray Tube (CRT)
นับเป็ นเครือ่ งเร่งอนุภาคแนวตรง
10-30 keV
อนุภาคในอะตอม
e- อิเล็กตรอน (electron) ประจุลบ
p โปรตอน (protron) ประจุบวก
n นิวตรอน (nuetron) ไม่มปี ระจุ
หลอด CRT
เครือ่ งเร่งอนุภาคแนวตรง
(Linear Accelerator : LINAC)
LINAC Electron Therapy
2-20 MeV
ค.ศ. 1929 E.A. Lawrence
สร้างเครือ่ ง Cyclotron
เป็ นเครือ่ งเร่งอนุภาคแนววงกลม
80 keV
520 MeV
Cyclotron Proton Therapy
ค.ศ. 1931 R.J. Van de Graaff
สร้างเครือ่ งเร่งอนุภาคศักย์สงู
7 MeV
เครื่องเร่งอนุภาคสมัยใหม่
E 
Ee  eU
hc

-15 เมตร
ถ้าต้องการศึกษานิวเคลียสอะตอมขนาด
10
Ee
Ee  E  U 
 1.2 109V
อนุภาคต้องมีพลังงานมากกว่
า 1 GeV
e
เครื่ องเร่ งอนุภาค LHC
(Large Hadron Collider)
CERN LHC
Large Hadron Collider
C = 27 km
E = 7 TeV
การศึกษาการชนกันของอนุภาคความเร็วสูง
จาเป็ นต้องมีการประมวลผลทีร่ วดเร็ว ระบบสือ่ สาร ฐานข้อมูลทีด่ ี
นักวิทยาศาสตร์พฒ
ั นา  คอมพิวเตอร์ ฮาร์ดดิสค์ อินเตอร์เน็ต
CERN Grid
ค.ศ. 1987 T. Berner Lee
พัฒนา World Wide Web (WWW)
ที่ CERN
เริม่ ต้นการสือ่ สารยุคใหม่
เปลีย่ นเศรษฐกิจโลก
เครื่ องกาเนิดแสงซินโครตรอน
(Synchrotron Light Source)
E ~ 1-8 GeV
Spring 8 (8 GeV)
แสงซินโครตรอนสามารถใช้มอง
ให้เห็นวัสดุในระดับอะตอมได้
สรุป
เครือ่ งเร่งอนุภาคมีอยูท่ วๆไป
ั่
รวมทัง้ ใกล้ตวั เรา
นักวิทยาศาสตร์ใช้เครือ่ งเร่งอนุภาคศึกษาธรรมชาติ
ค้นคว้าหาความรูใ้ หม่
เทคโนโลยีใหม่ๆหลายชนิด ได้เกิดขึน้ จาก
การค้นคว้าวิจยั เครือ่ งเร่งอนุภาค