PUBLICATION. Infrastruktura akceleratorowa w Europie - EuCARD 2011 (Accelerator infrastructure in Europe), Elektronika, vol.52, no 8/2011, pp.
|
|
- Angelika Staniszewska
- 8 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 EuCARD-PUB European Coordination for Accelerator Research and Development PUBLICATION Infrastruktura akceleratorowa w Europie - EuCARD 2011 (Accelerator infrastructure in Europe), Elektronika, vol.52, no 8/2011, pp Romaniuk, R S (Warsaw University of Technology, Institute of Electronic Systems) 18 May 2012 The research leading to these results has received funding from the European Commission under the FP7 Research Infrastructures project EuCARD, grant agreement no This work is part of EuCARD Work Package 2: DCO: Dissemination, Communication & Outreach. The electronic version of this EuCARD Publication is available via the EuCARD web site < or on the CERN Document Server at the following URL : < EuCARD-PUB
2
3 Infrastruktura akceleratorowa w Europie EuCARD 2011 prof. dr hab. inż. Ryszard Romaniuk Politechnika Warszawska, Instytut Systemów Elektronicznych Konferencja EuCARD 2011 na temat rozwoju europejskiej, badawczej infrastruktury akceleratorowej odbyła się w dniach maja 2011 w Paryżu w siedzibie instytutu IN2P3 będącym częścią francuskiego centrum badawczego CNRS. Udział wzięło ok. 150 osób, wygłoszono 80 referatów. Zakres tematyczny konferencji był następujący: inżynieria materiałowa nowe materiały do budowy systemów akceleratorowych, budowa infrastruktury badawczej do pomiarów masy i oscylacji neutrin, elektronika mionowa, rozbudowa istniejących akceleratorów, HL-LHC, HE-LHC, budowa nowej infrastruktury o wielkiej skali, eksperymenty nowej fizyki, akceleratory laserowe i plazmowe. Inżynieria materiałowa Technika akceleratorowa używa materiałów, które są umieszczane w pobliżu wiązek cząsteczkowych lub fotonowych o dużych natężeniach. Niektóre materiały są narażane na oddziaływanie wiązki w celach badawczych. Poprawne warunki pracy akceleratora zależą w dużej mierze od niezawodności i sprawności układów kolimacyjnych. Jednym z najbardziej krytycznych elementów są szczęki kolimatora. Materiał powinien charakteryzować się nominalną wartością przewodności w celu poprawy stabilności układów RF, wysoką stabilnością termomechaniczną i odpornością, wytrzymałością na promieniowanie cząsteczkowe, dużą gęstością (duża wartość liczby atomowej Z) w celu poprawy właściwości kolimacyjnych. Stosowane są następując materiały kompozyty metalowo-diamentowe (Cu, Mo, Ag, Cu-Cd) oraz glidcop. W kompozytach metal zapewnia znaczną stabilność termiczną, dobre właściwości mechaniczne oraz wysoką temperaturę topnienia. Faza diamentowa zapewnia wysoką przewodność termiczną. Spiekanie kompozytu odbywa się w temperaturze nie powodującej degradacji fazy diamentowej. Bada się odporność materiałów typu Me-CD na promieniowanie cząsteczkowe i fotonowe. Glidcop jest kompozytem miedziano aluminiowym. Miedź tworzy matrycę metalową dla ceramicznych cząstek tlenku aluminium. Dodatek tlenku aluminium nie ma większego wpływu na właściwości termiczne i elektryczne miedzi w temperaturze pokojowej. W wyższych temperaturach dodatek znacznie polepsza parametry miedzi. Dodatkowo, tlenek aluminium zwiększa odporność miedzi na zniszczenie radiacyjne. Glidcop może zawierać dodatkowe składniki dostosowujące jego właściwości do zastosowania, jak Mo, Kovar. Niektóre dodatki zmniejszają rozszerzalność termiczną. Dodatek Nb zwiększa wytrzymałość Glidcopu. Twardość Glidcopu jest porównywalna do stopów miedź-beryl i miedź-wolfram, ale lepsze są parametry elektryczne. Glidcop jest odporny na degradację neutronową. Jest stosowany do budowy kwadrupoli RF w akceleratorach i kompaktowych absorberów. Właściwości materiałów dla techniki akceleratorowej będą badane w eksperymencie HiRadMat budowanym na terenie CERN. Laboratorium wysokich poziomów promieniowania dla badań materiałowych wykorzystuje wiązkę akceleratora SPS. Celem jest badanie wpływu intensywnych wiązek impulsowych na materiały. Badania dotyczą zjawisk termicznych, zniszczenia materiałów poniżej punktu topnienia, odparowywanie materiału, zniszczeń radiacyjnych, generacji szoków termicznych i propagacji fal uderzeniowych ciśnienia. Przewiduje się badanie materiałów na kolimatory akceleratorowe (rozwój akceleratora LHC), badania materiałowe o charakterze podstawowym, materiały na odporne cele radiacyjne, testy komponentów próżniowych jak okna dla wiązki, pokrycia. Instalacja laboratorium ma zapobiec budowie testowych instalacji ad-hoc do badań materiałowych w pobliżu intensywnych wiązek promieniowania. Rozbudowa akceleratorów wymaga zastosowania wielokablowych nadprzewodzących linii energetycznych wysokiej mocy. Zagregowane prądy zasilające sekcję akceleratora są rzędu 200 ka. Pojedyncze kable prowadzą prąd w zakresie 1 15 ka. Zastosowanie w kablu wysokotemperaturowych materiałów nadprzewodzących daje znaczne oszczędności energetyczne. Temperatura krytyczna T c nadprzewodnictwa materiałów stosowanych w technice akceleratorowej jest następująca: Nb-Ti 5K, Ni 3 Sn 9K, MgB 2 40K, Y-123 (YBCO) 90K, Bi-2223 (BSCCO) 110K. Nadprzewodniki wysokotemperaturowe są wytwarzane jedynie w postaci taśmy (z wyjątkiem MgB 2 ), w związku z tym opracowuje się nowe koncepcje budowy wzajemnie izolowanych kabli. Konstrukcja kabla składa się z kilku (na ogół trzech) taśm nadprzewodzących przeplecionych stabilizatorem miedzianym i skręconych helikalnie. Struktura o budowie pary skręconej o wymiarach 2*4 mm przenosi 2*600A. Pojedyncza struktura jest zamykana w obudowie łącznie z elementami wytrzymałościowymi o średnicy 5,6 mm. Budowa w postaci skrętki eliminuje sprzężenie EMI. Budowane są kable zawierające 25 par skrętki. Kable są umieszczane w kriostacie rurowym pół elastycznym. Okrągłe druty zawierające MgB 2 posiadają strukturę kompozytową zawierającą rdzeń Cu pokryty płaszczem wewnętrznym Fe oraz grubym płaszczem zewnętrznym Ni lub Monel, w którym są umieszczone druty MgB 2. Drut kompozytowy posiada średnicę ok. 1,2 mm. Testowane są także struktury drutów, o wymiarach jak powyżej, wyłącznie z matrycą Ni lub Monel i włóknami wewnętrznymi MgB 2 o różnej średnicy i ilości (od 10 do 100). Stabilizację drutu otrzymuje się przez elektro-nakładanie miedzi na powierzchnię zewnętrzną. Prąd krytyczny dla takich drutów, przy polu magnetycznym 0,5 T, wynosi ok. 0,5 ka dla 24K. Obecnie budowane jest prototypowe łącze energetyczne z wymienionych drutów i kabli o długości 20 m. Docelowo łącza muszą mieć długość ok. 500 m. Elektronika mionowa i fabryki neutrin Celem badań jest pomiar masy i ich hierarchii dla trzech rodzajów neutrin (elektronowego, mionowego i taonowego) i antyneutrin oraz zjawisk i kątów oscylacji (mieszania) pomiędzy nimi. Obecne estymaty podają minimalną różnicę masy pomiędzy neutrinami na 0,04 ev i ograniczenie masy na 1 ev. Neutrino jest najmniej zrozumiałą cząstką modelu standardowego. Gęstość słonecznego promieniowania neutrinowego na Ziemi wynosi 6,5*10 10 cm -1. Ogólnym celem badań jest także zrozumienie różnic pomiędzy sektorem kwarkowym i leptonowym. Fabryka neutrin (technika neutrino factory) jest fundamentalnym narzędziem do badania oscylacji neutrin pierwszego odkrytego mechanizmu poza Modelem Standardowym. Fabryka neutrin bazuje na możliwości produkcji, akceleracji i przechowywania wiązki mionowej o dużym natężeniu. Technika budowy jest analogiczna do zderzacza mionowego. Akcelerator protonowy mocy kilku MW dostarcza ciąg kilku impulsów nanosekundowych do tarczy z materiału o dużej liczbie Z, np. Hg, Ti. Tarcza jest wewnątrz solenoidu o polu magnetycznym 20 T, w celu rozróżnienia mionów dodatnich i ujemnych. Produkowana jest impulsowa wiązka pionów naładowanych (mezonów π), które rozpadają się w oddziaływaniach słabych na miony obu znaków (np. antymion i neutrino-mionowe) o dużej emitancji. Emitancja poprzeczna jest redukowana w procesie chłodzenia jonizacyjnego, ze względu na krótki czas życia mionów nierelatywistycznych wynoszący 2,2 µs. Miony relatywistyczne żyją co najmniej 10 razy dłużej. Miony są przyspieszane do energii relatywistycznych w akceleratorze o stałym polu i zmiennym gradiencie i gromadzone w pierście- Elektronika 12/
4 niu akumulacyjnym. Po określonym przez energię (przez współczynnik Lorentza) czasie życia, miony rozpadają się i produkują oba rodzaje neutrin i antyneutrin, elektronowe i mionowe. Alternatywną metodą produkcji wiązki mionowo-neutrinowej, jednak o mniejszym natężeniu niż w fabryce neutrin. jest bezpośrednio z wiązki protonowej (technika superbeam) lub z wiązki radioaktywnych jonów w pierścieniu akumulacyjnym w procesie rozpadu beta (technika beta beam). Obie infrastruktury badawcze są rozważane w Europie, jednak w przypadku fabryki neutrin nie wcześniej niż w roku Fabryka neutrin o wiązce /rok i energii 50 GeV pozwoli na jej transmisję na kilka tysięcy km. W chwili obecnej przygotowywany jest eksperyment transmisji wiązki neutrinowej o długości 130 km z CERN do Frejus. Eksploatowany jest eksperyment CNGS CERN to Gran Sasso. Eksperymenty neutronowe, oprócz generatorów, wymagają detektorów neutrin. Do detekcji używa się mechanizmu oddziaływania neutrina z jądrem i w końcowym efekcie generację fotonów. Detektory posiadają znaczne rozmiary, rzędu wielu kt lub MT i działają na zasadzie detekcji promieniowania Czerenkowa (ciekły scyntylator) lub transmutacji przemian jądrowych (Lit-Argon). Oprzyrządowanie detektorów neutronowych stanowią wielokanałowe systemy pomiarowe. Elementem powyższych badań jest eksperyment MICE w laboratorium RAL. Jonizacyjne chłodzenie generowanej wiązki mionów o dużej emitancji jest konieczne w celu umożliwienia akceleracji tej wiązki i następnie doprowadzenia do kolizji zgęstek mionów dodatnich i ujemnych lub generacji wiązki neutronowej. Po wytworzeniu i oczyszczeniu we wiązce mionowej tworzone są zdefiniowane przestrzennie zgęstki i redukowana jest dyspersja energii a następnie wiązka jest chłodzona w 6 wymiarach (geometrii i pędu) i podlega re-akceleracji do energii w zakresie 0, GeV. Akceleratory klasyczne, plazmowe i laserowe Rozwój akceleratora LHC (nadprzewodzący akcelerator RF) jest planowany poza rok Pierwszy etap rozwoju, nazwany HL- LHC dotyczy dwukrotnego zwiększenia jasności przy jedynie niewiele zwiększonej energii. Ten proces rozwoju będzie realizowany jeszcze w tej dekadzie. HE-LHC jest nowym zderzaczem protonów o energii zderzenia 33 TeV (obecnie 14 TeV) i jasności 2*10 34 (obecnie 1*10 34 ).. Wymagane pole magnesów dipolowych wynosi 16,5 T (obecnie 8 T) przy zmniejszonej aperturze do 4 cm (obecnie 5 cm). Wymagany jest dla niego nowy iniektor o energii ok. 1,5 TeV (obecnie ok. 0,5 TeV). Koszt budowy HE-LHC ocenia się na ok. 5 razy większy niż LHC. Być może w budowie HE- LHC wykorzystane zostaną elementy infrastruktury HL-LHC jak np. fabryki zimna, ale nie jest to obecnie pewne, gdyż wówczas w momencie nowych decyzji będą miały 20 lat. Nie jest pewne, czy tunel LEP pomieści nowe większe urządzenia kriogeniczne (rura akceleratora o średnicy ok. 1 m zamiast 60 cm obecnie), ani czy nowe detektory zmieszczą się w obecnych grotach podziemnych zajmowanych przez detektory CMS i ATLAS. Ocenia się, że zasilanie nowego akceleratora typu SRF, nawet z odzyskiem energii wiązki, może wymagać mocy rzędu 1 PW. Rozwój infrastruktury dla techniki akceleratorowej w Europie podąża trzema drogami: poprawa parametrów istniejącej infrastruktury zderzaczy i akceleratorów oraz budowa nowych urządzeń, rozwój technik akceleratorowych RF nadprzewodzących i ciepłych, testy koncepcji akceleratorów laserowych i plazmowych. Zagadnienia powyższe są koordynowane w Europie, w ramach sieci ACCNET przez odpowiednie zespoły robocze Euro-Lumi, RFTech, EuroNNAc. EuroLumi pokrywa obszary badawcze dotyczące dynamiki wiązki, magnesów, kolimacji dla takich infrastruktur jak FAIR, iniektor LHC, kompleks akceleratorowy w CERN. Obecnie realizowane projekty w zakresie LHC obejmują: zwiększenie energii, poprawę jakości magnesów o obszarze zderzenia wiązek (lepsze ogniskowanie wiązek, odporność magnesów na promieniowanie i narażenia termiczne), poprawę jakości wiązki (kolimacja, luminancja, stabilność, emitancja). RFTech 118 dotyczy wspólnej tematyki dla takich infrastruktur jak CLIC, ILC, EXFEL, FLASH i obejmuje rozwój klistronów, dystrybucję wielkiej mocy RF, projekt sprzęgaczy dużej mocy i wnęk rezonansowych a w tym wnęki poprzecznie odchylające zgęstki, system LLRF, pierścienie akumulacyjne. Wymagania na przyszły system LLRF dotyczą utrzymania fazy RF z dokładnością 0,03 o i amplitudy 0,03%. LLRF musi posiadać wbudowaną diagnostykę i spełniać ścisłe warunki bezawaryjnego utrzymania akceleratora w ruchu. Rozwój wnęk rezonansowych idzie w kierunku maksymalizacji gradientu, minimalizowania kosztów, minimalizacji impedancji, optymalizacji sprawności. EuroNNAC dotyczy poszukiwania synergii między takimi dziedzinami jak lasery, plazma, akceleratory, techniki femto- i attosekundowe. Zadaniem jest opracowanie propozycji Europejskiej laserowo-plazmowej, akceleratorowej infrastruktury badawczej, która potwierdziłaby koncepcję budowy nowej klasy akceleratorów cząsteczkowych. Próg przebicia dla metalowych wnęk mikrofalowych zimnych (pracujących w zakresie częstotliwości 1 3 GHz) jest obecnie oceniany na 50 MV/m (technologia TESLA) a ciepłych (pracujących w zakresie częstotliwości GHz) na ponad 200 MV/m (technologia CLIC). Te wartości nie mogą być już znacznie podniesione. Alternatywą jest utworzenie dynamicznie, stabilnego na czas przelotu cząstek relatywistycznych, kanału akceleracyjnego w plazmie przy pomocy wiązki cząsteczkowej lub fotonowej. Wykorzystywane pasmo częstotliwości jest w zakresie THz, a natężenie pola GV/m. Kanał w plazmie tworzony jest przez osiowe odrzucenie przez pole wzbudzone, przez cząstki lub fotony, elektronów na niewielką odległość. W chwili obecnej, szereg laboratoriów w Europie pokazało działające plazmowe i laserowe eksperymenty akceleracyjne, na torach długości kilku cm, uzyskując co najmniej dwukrotny wzrost energii przyspieszanych elektronów. Najbliższym celem jest budowa całkowicie plazmowo-laserowego akceleratora, na razie, dla średnich energii, lub boostera po akceleratorze wysokich energii. Najbardziej interesującym, ale i obecnie zupełnie przyszłościowym pomysłem jest budowa akceleratora laserowego, gdzie medium przyspieszającym jest bezpośrednio pole optyczne. Porównując to rozwiązanie z akceleratorami klasycznymi i plazmowymi, światło wiązki laserowej posiada częstotliwość od 200 THz do 3 PHz, a przewidywane natężenie pola wiązki takiego akceleratora powinno wynosić TV/m, a w przyszłości nawet w okolicach PV/m. Przy małych natężeniach wiązka laserowa propagowana jest w materii liniowo, a o rozprzestrzenianiu decyduje wartość współczynnika załamania. Zwiększając natężenie pola optycznego wiązki laserowej, np. do poziomu rzędu W/cm 2 ujawnia się nieliniowość optyczna, w postaci dodatkowego nieliniowego współczynnika załamania zależnego od wartości pola E. Towarzyszą temu zjawiska optyczne takie jak np. generacja drugiej harmonicznej, a następnie także wyższych. Przy natężeniu wiązki optycznej rzędu W/cm 2 i wyższych (w zależności od rodzaju ośrodka) następuje jonizacja materiału i utworzenie plazmy. Plazma w takim stanie, dla takich poziomów natężeń pola, zachowuje się jak materiał amorficzny, optycznie liniowy. Nieliniowość optyczna ośrodka po zjonizowaniu znika. Dalsze zwiększanie natężenia pola do poziomu rzędu W/cm 2 elektrony plazmy zaczynają wykazywać właściwości nieliniowe. Jest to poziom elektronowej nieliniowości relatywistycznej plazmy (optyczny warunek relatywistyczny). Pojedynczy okres fali optycznej przyspiesza elektrony do prędkości relatywistycznej. Elektrony poddane są działaniu nieliniowej magnetycznej siły Lorentza od wiązki laserowej. To zjawisko może być wykorzystane do bezpośredniej akceleracji elektronów przez laser. Przez praktyczne zastosowanie tej technologii, można byłoby zmniejszyć obecne akceleratory RF co najmniej 100-krotnie lub więcej. Zwiększając natężenie wiązki laserowej do poziomu rzędu W/cm 2, protony zaczynają się zachowywać relatywistycznie w obrębie pola. Warunek ten nazywany jest ultra-relatywistycznym. Wiązka laserowa jest w stanie przyspieszać relatywistycznie pro- Elektronika 12/2011
5 tony, a dla wyższych natężeń także coraz cięższe jony. W technice akceleratorowej jest to przypadek ciekawszy niż przyspieszanie elektronów, gdyż prowadzi do wielu różnych zastosowań, zarówno badawczych jak i technicznych. Szczególnie w przyszłości możliwe będzie konstruowanie niewielkich akceleratorów medycznych np. jonów węgla, przeznaczonych do terapii nowotworowej. Zwiększając natężenie wiązki dalej, dochodzi się do poziomu polaryzacji próżni. Zgodnie z prawami Maxwella wiązki fotonowe w próżni nie oddziaływają ze sobą. Jednak w teorii elektrodynamiki kwantowej, mimo niewielkiego przekroju poprzecznego, światło rozprasza światło (Heisenberg 1930). Wiązka laserowa o dużym natężeniu prowadzi do polaryzacji próżni wzdłuż jej biegu. Indukcja polaryzacji próżni pochodzi od cząsteczek wirtualnych elektronów i pozytronów schowanych w próżni oraz ujawnianych i ponownie chowanych prze pole optyczne wiązki. Zwiększając nadal natężenie wiązki do poziomu zwanego natężeniem Schwingera, które wynosi W/cm 2, polaryzacja próżni staje się tak duża, że wirtualne pary elektron-pozytron stają się cząstkami rzeczywistymi (nie wirtualnymi). Pole optyczne generuje wzdłuż wiązki materię. Prowadzi to do zjawiska przebicia próżni. Przewiduje się, że przebicie próżni jest możliwe dla pól o mniejszym natężeniu, ale dla promieniowania gamma. Próbkowanie próżni polem o wielkim natężeniu ma istotny sens badawczy, jako alternatywa do budowy dużych infrastruktur akceleratorowych. Jeśli próżnia ukrywa nieznane pola, np. poszukiwane pole Higgsa nadające masę cząstkom elementarnym, lub inne, które czynią wszechświat nieprzezroczystym dla fotonów o energii powyżej ev i jeszcze inne jak lekkie, znacznie lżejsze od elektronu, słabo oddziaływujące cząstki czarnej materii, lub antygrawitacyjne pole czarnej energii, to intensywna wiązka fotonowa być może będzie w stanie te pola i cząstki ujawnić. Jeśli pole czarnej energii istnieje, być może składa się z bardzo słabych pól sprzężonych tylko z bardzo lekkimi cząstkami. Intensywna wiązka fotonowa, o natężeniu polaryzacji próżni w przypadku obecności nieznanych pól, powinna doprowadzić do generacji drugiej harmonicznej. Kolejnym mechanizmem prowadzącym do generacji wiązek gamma o dużym natężeniu i wysokiej jakości (nierozproszona, monoenergetyczna i bardzo jasna) wykorzystującym połączenie technologii laserowej i akceleratorowej jest relatywistyczne odbicie wstecz fotonów od wiązki elektronowej. Takie wiązki gamma umożliwiają badania silnych oddziaływań fotojądrowych. Celem działań Europejskiej sieci badawczej nowych akceleratorów jest opracowanie założeń programu badawczego nad akceleratorami laserowymi i zgłoszenie dużego wniosku do Komisji Europejskiej, przed 2013 rokiem, o finansowanie projektu pilotowego budowy infrastruktury akceleratora w ramach programu ramowego FP8. Założenia projektu są następujące: budowa demonstratora lasera FEL bazującego na akceleracji plazmowej, niezawodna praca kompaktowych akceleratorów plazmowych dla energii 1 GeV, uzyskanie wysokiej jakości wiązki o energii 10 GeV z akceleratorów plazmowych, akceleracja pozytronów w polu o gradiencie GV/m, budowa demonstratora wykorzystującego wiązkę protonową do tworzenia wzbudzonego kanału akceleracyjnego w plazmie. Nowa generacja akceleratorów medycznych W obecnym rozwiązaniu duże akceleratory medyczne są urządzeniami wyjątkowymi o nielicznych lokalizacjach. Organizacja terapii wymaga koncentracji pacjentów wokół tych ośrodków. Poszukuje się rozwiązań generacji wysokoenergetycznej wiązki elektronowej, protonowej i następnie jonowej w urządzeniach o znacznie mniejszych rozmiarach i kosztach. Wiązka elektronowa o energii 100 MeV jest generowana przez wiązkę laserową przechodzącą przez wąski ultradźwiękowy strumień plazmy. Wiązka protonowa o energii 10 MeV jest generowana przez impulsową wiązkę laserową padającą na folię metalową o grubości 1 µm. We wnęce RF gradient pola przyspieszającego jest mniejszy od 100 MV/m. We wnęce plazmowej, dynamicznie strukturyzowanej przez wiązkę protonową lub laserową, gradient pola przyspieszającego jest większy od 100 GV/m. Wymiar wnęki RF jest rzędu metra dla częstotliwości 1 GHz. Wymiar wnęki plazmowej jest rzędu cm. Właściwości wiązki elektronowej produkowanej obecnie w prototypowych akceleratorach laserowo-plazmowych są coraz lepsze. Wiązka jest stabilna. Dwie wiązki laserowe pozwalają na kontrolę wielu parametrów wiązki elektronowej. Monoenergetyczność wiązki jest de/e<1% i może być przestrajana w granicach 1 10%. Energia wiązki jest przestrajana w zakresie MeV. Ładunek w zgęstce wynosi od 1 do kilkudziesięciu pc. Długość zgęstki wynosi 1,5 fs (RMS) i może być przestrajana. Femtosekundowy impuls elektronowy powoduje indukcję uszkodzeń DNA tkanki nowotworowej. Fotony i protony powodują rozerwanie pojedynczych wiązań helisy DNA. Jony węgla powodują nie reperowane rozerwania wiązań podwójnych. Obecnie 95% radioterapii nowotworowych jest wykonywana przy pomocy promieniowania X (np. noże gamma). Porównując wydzieloną dawkę przez trzy źródła: 20 MeV elektrony, 8 MeV X i 230 MeV protony można stwierdzić, że energia wydzielona przez protony jest maksymalna na głębokości ok. 30 cm w tkance, przy niewielkim depozycie na powierzchni. Zarówno elektrony jak i X dają duże depozyt energetyczny na powierzchni ciała pacjenta. Elektrony penetrują, przy tej energii, do głębokości 10 cm. Dawka X na głębokości 30 cm spada poniżej 10%. W technice X konieczne jest napromieniowywanie wieloma wiązkami przecinającymi się w miejscu terapii pod różnymi kątami. Wiązka elektronowa o energii 250 MeV deponuje dawkę równomiernie do głębokości większej niż 40 cm i w tym przypadku także konieczne jest zastosowanie techniki wielowiązkowej wielokątowej w celu maksymalizacji dawki w punkcie wewnętrznym ciała. Przy powyższym wyborze źródeł, i radioterapii głęboko wewnątrz ciała najgorsze warunki daje X, gdyż dawka jest największa na powierzchni i zanika ekspotencjalnie. Symulacje porównujące takie same oddziaływanie np. na prostatę przy pomocy generowanych laserowo 250 MeV elektronów i X pokazują oszczędzanie tkanek przyległych o kilkadziesiąt% w przypadku elektronów i dalsze kilkadziesiąt% w przypadku protonów. Najlepszy rozkład dawki daje wiązka protonowa. Głębokość maksymalnego depozytu energii jest prostą funkcją energii protonów. Terapia protonowa jest obecnie najszybciej rozwijającą się techniką radioterapii (obok terapii węglowej). W chwili obecnej na świecie istnieje 30 ośrodków terapii protonowej i trzy węglowej. Kierowanie na terapię protonową jest ściśle reglamentowane ze względu na jej koszt. Wielkość urządzeń terapeutycznych wynika z konieczności zapewnienia bardzo dużej dokładności balistycznej wiązki, a więc długości toru wiązki, precyzji protonowej optyki magnetycznej, oraz dostarczenia wiązki do pacjenta i jej manipulacją wokół pacjenta przy pomocy urządzenia skanującego typu gantry. Publikacje medyczne oceniają (styczeń 2011), że terapia protonowa może być korzystna dla nawet 15 20% pacjentów wymagających działań radioterapeutycznych. Głownie dotyczy to nowotworów oka, neurologicznych, układu trawiennego, płuc, prostaty. W skali Europy jest to ok pacjentów. Obecne możliwości terapeutyczne (w roku 2011) są ok pacjentów rocznie. W skali świata, corocznie ponad 10 milionów ludzi zapada na nowotwory. Ponad 6 milionów podlega radioterapii. Oceniając, ze tylko 10% mogłoby podlegać terapii protonowej, oznacza to konieczność istnienia co najmniej 500 protonowych centrów terapeutycznych. Centrum takie składa się ze źródła protonów np. cyklotronu, synchrotronu lub synchrocyklotronu (o mocy ok. 500 kw, energii wiązki 250 MeV, i o wadze ton, wymiarach 2 4 m, oraz koszcie ok. 10 M ), linii transmisyjnych dla wiązki protonowej, izocentrycznego ramienia skanującego gantry (o wymiarach 5 20 m i wadze ton oraz dokładności pozycjonowania rzędu mm), gabinetów przygotowawczych i gabinetów zabiegowych. Część ze źródłem i wiązkami protonowymi musi być izolowana radiacyjnie, ścianami betonowymi o grubości ok. 3 m. Jeśliby zastąpić taki klasyczny zestaw protonowy akceleratorem laserowym to budowa centrum terapii protonowej zmienia się następująco: źródłem jest łańcuch laserowy (o wadze 1 2 t i mocy 10 kw), źródło i linie wiązki laserowej nie potrzebują zabezpieczeń radiacyjnych, zabezpieczenia radiacyjne są ściśle Elektronika 12/
6 ograniczone do obszaru konwertera i doprowadzenia wiązki do pacjenta, izocentryczne ramię gantry posiada wymiar ok. 2 m i wagę 1 2 t. EuCARD Europejskie akceleratorowe środowisko naukowe przygotowuje zgłoszenie projektu infrastrukturalnego do programu ramowego FP8. Badania podstawowe w dziedzinie akceleratorów RF obejmują zwiększenie jasności i energii oraz mocy wiązki, a także zagadnienia polaryzacji wiązki. Dla wiązek elektronowych istotne jest zmniejszenie emitancji w synchrotronowych źródłach światła, pierścieniach akumulacyjnych, pierścieniach dławiących, deceleratorach, zderzaczach leptonowych. Optymalizacja energetyczna akceleratorów dotyczy ich zrównoważonego i energetycznie wydajnego rozwoju. Te badania nad odzyskiwaniem energii z wiązki po eksperymencie, nad efektywnymi metodami akceleracji mają zapobiec exponencjalnemu wzrostowi zapotrzebowania akceleratorów na energię. Badania nad nowymi rozwiązaniami technicznymi dotyczą konstrukcji maszyn hadronowych (silne magnesy, źródła hadronów, kolimatory, wigglery, undulatory), maszyn SRF i NRF oraz akceleratorów laserowo-plazmowych. Badania nad akceleratorami plazmowymi mają doprowadzić w Europie do budowy działającej infrastruktury nadawczej w tym obszarze. Badania nad zastosowaniami akceleratorów mają doprowadzić do ich znacznie szerszych zastosowań w przemyśle, ochronie zdrowia, produkcji energii i bezpieczeństwie. Literatura [1] py?confid= [2] Tajima T.: ELI Courier 2 (3), pp. 4 5 (2010). [3] Czarski T., et al.: NIMA 548 (3), pp (2005). [4] Czarski T., et al.: NIMA 568 (2), pp (2006). [5] Czarski T., et al.: NIMA 556 (2), pp (2006). [6] Ackerman W.: Nature Photonics 1 (6), pp (2007). [7] Chatrchyan S., et al.: JINST 3 (8), art.s08004 (2008). [8] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03001 (2010). [9] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03002 (2010). [10] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03003 (2010). [11] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03004 (2010). [12] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03005 (2010). [13] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03006 (2010). [14] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03007 (2010). [15] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03008 (2010). [16] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03009 (2010). [17] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03010 (2010). [18] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.p03007 (2010). [19] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03011 (2010). [20] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03012 (2010). [21] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03013 (2010). [22] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03014 (2010). [23] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03015 (2010). [24] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03016 (2010). [25] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03017 (2010). [26] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03018 (2010). [27] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03019 (2010). [28] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03020 (2010). [29] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03021(2010). [30] Chatrchyan S., et al.: JINST 5 (3), art.t03022 (2010). [31] Romaniuk R., et al.: MST, vol.18, no.8, art. E01 (2008). [32] Fąfara P., et al.: MST, vol.18, no.8, pp (2008). [33] Burd A., et al.: New Astronomy 10 (5), pp (2005). [34] Burd A., et al.: Astronomische Nachrichten 325 (6-8), pp. 674 (2004). [35] Burd A., et al.: Proc. SPIE 6159, art H (2006). [36] Stankiewicz S., et al.: IEEE Nuclear Science Symp. Conf.Rec.,vol.1, pp (2004). [37] Mukherjee B. et al.: Radiation Protection Dosimetry 126 (1 4), pp (2007). [38] Romaniuk R.: Phot.Lett.Poland 1 (1), pp. 1 3 (2009). [39] Romaniuk R.: Phot.Lett.Poland, 1 (2), pp (2009). [40] Kasprowicz G., et al.: Phot.Lett.Poland 1 (2), pp (2009). [41] Romaniuk R.: Phot.Lett.Poland 1 (3), pp (2009). [42] Romaniuk R.: Phot.Lett.Poland 2 (1), pp (2010). [43] Romaniuk R.: Phot.Lett.Poland 2 (2), pp (2010). [44] Romaniuk R.: Phot.Lett.Poland 2 (2), pp (2010). [45] Obroślak P., et al.: Phot.Lett.Poland 2 (3), pp (2010). [46] Romaniuk R.: Bulletin of PAS 56 (2), pp (2008). [47] Dorosz J., et al.: Optica Applicata 28 (4), pp (1998). [48] Dorosz J., et al.: Optica Applicata 28 (4), pp (1998). [49] Romaniu R., et al.: Optica Applicata 29 (1), pp (1999). [50] Romaniuk R.: Optica Applicata 31 (2), pp (2001). Generator dokumentacji dla kodów źródłowych środowiska Matlab inż. Bartłomiej Nitoń, dr inż. Krzysztof Poźniak, prof. dr hab. inż. Ryszard Romaniuk Politechnika Warszawska, Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, Instytut Systemów Elektronicznych Dobrze udokumentowany kod źródłowy jest prostszy do dalszego wykorzystania, ponieważ zawiera uzupełniające informacje, których nie można zawrzeć bezpośrednio w danym języku programowania. Udokumentowanie pomaga m.in. w prawidłowym wykorzystaniu powstałych kodów oraz w realizacji większych projektów wykonywanych przez grupę programistów. Sprzyja także wykrywaniu błędów w projekcie. Ponadto dokumentacja zawarta w pliku źródłowym staje się jego nierozdzielną częścią. Dokumentowanie programów, choć niesie ze sobą liczne korzyści, stanowi zazwyczaj ostatni etap realizacji projektu, na którego wykonanie albo już nie wystarcza czasu, albo nie przywiązuje się do tego zadania dostatecznej wagi. Wynika to głównie z faktu, że dokumentowanie kodów źródłowych to żmudny i pracochłonny proces. Dlatego w celu jego automatyzacji powstały narzędzia nazwane generatorami dokumentacji dla kodów źródłowych. Generatory dokumentują pliki źródłowe na podstawie komentarzy umieszczonych w kodzie oraz struktury leksykalnej danego języka programowania. Zadaniem programisty jest jedynie zamieszczenie lub modyfikacja treści komentarza blisko wprowadzanego lub modyfikowanego kodu źródłowego. Generator automatycznie sformatuje ten komentarz w czytelną dla użytkownika 120 informację. Formatowanie informacji wyjściowej można generalnie podzielić na: interaktywne, do której m. in. można mieć dostęp poprzez sieć (np. format HTML), do druku, np. format Postscript, PDF, RTF itp., opisujące strukturę kodu, np. format XML. Najczęściej oferowanym przez generatory dokumentacji formatem wyjściowym, często jedynym, jest HTML [1 41]. Inną grupą wyróżniającą się w tym podziale są aplikacje generujące wiele formatów wyjściowych: Ddoc, ROBODoc, fpdoc oraz Doxygen [8, 14, 32, 40]. Współczesne generatory dokumentacji mogą generować wiele formatów wyjściowych w zależności od aktualnego zapotrzebowania użytkownika. Oferują także wiele właściwości dodatkowych, takich jak np. dostosowywanie elementów formatów wyjściowych do potrzeb użytkownika, wyodrębnianie słów kluczowych, a w szczególności generowanie grafów. [1 41]. Za pomocą grafów można przedstawić w sposób hermetyczny np. strukturę kodu, powiązania w nim występujące, kolejność wywoływania funkcji. Szczególnie użyteczna jest możliwość generacji grafów zgodnych ze standardem UML. Umożliwiają to takie aplikacje jak: Project Analyzer, Enterprise Architect oraz Imagix 4D [20, 30, 41]. Elektronika 12/2011
WYKŁAD 8. Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW 25.11.2011
Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 8 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW 25.11.2011 Współczesne eksperymenty Wprowadzenie Akceleratory Zderzacze Detektory LHC Mapa drogowa Współczesne
Bardziej szczegółowoTheory Polish (Poland)
Q3-1 Wielki Zderzacz Hadronów (10 points) Przeczytaj Ogólne instrukcje znajdujące się w osobnej kopercie zanim zaczniesz rozwiązywać to zadanie. W tym zadaniu będą rozpatrywane zagadnienia fizyczne zachodzące
Bardziej szczegółowoJak działają detektory. Julia Hoffman
Jak działają detektory Julia Hoffman wielki Hadronowy zderzacz Wiązka to pociąg ok. 2800 wagonów - paczek protonowych Każdy wagon wiezie ok.100 mln protonów Energia chemiczna: 80 kg TNT lub 16 kg czekolady
Bardziej szczegółowoWYKŁAD 8. Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników
Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 8 1 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW 2.12. 2009 Współczesne eksperymenty-wprowadzenie Detektory Akceleratory Zderzacze LHC Mapa drogowa Tevatron-
Bardziej szczegółowoWybrane zagadnienia fizyki jądrowej i cząstek elementarnych. Seweryn Kowalski
Wybrane zagadnienia fizyki jądrowej i cząstek elementarnych Seweryn Kowalski Listopad 2007 Akceleratory Co to jest akcelerator Każde urządzenie zdolne do przyspieszania cząstek, jonów naładowanych do wysokich
Bardziej szczegółowoJak działają detektory. Julia Hoffman# Southern Methodist University# Instytut Problemów Jądrowych
Jak działają detektory Julia Hoffman# Southern Methodist University# Instytut Problemów Jądrowych LHC# Wiązka to pociąg ok. 2800 paczek protonowych Każda paczka składa się. z ok. 100 mln protonów 160km/h
Bardziej szczegółowoAKCELERATORY I DETEKTORY WOKÓŁ NAS
AKCELERATORY I DETEKTORY WOKÓŁ NAS AKCELERATOR W CERN Chociaż akceleratory zostały wynalezione dla fizyki cząstek elementarnych, to tysięcy z nich używa się w innych gałęziach nauki, a także w przemyśle
Bardziej szczegółowoFizyka cząstek elementarnych
Wykład III Metody doświadczalne fizyki cząstek elementarnych I Źródła cząstek elementarnych Elektrony, protony i neutrony tworzą otaczającą nas materię. Aby eksperymentować z elektronami wystarczy zjonizować
Bardziej szczegółowoEpiphany Wykład II: wprowadzenie
Epiphany 2008 LEP, 2: opady deszczu LHC This morning I visited the place where the street-cleaners dump the rubbish. My God, it was beautiful - Van Gogh 20 krajów europejskich należy do CERN Kraje
Bardziej szczegółowoEksperyment ALICE i plazma kwarkowo-gluonowa
Eksperyment ALICE i plazma kwarkowo-gluonowa CERN i LHC Jezioro Genewskie Lotnisko w Genewie tunel LHC (długość 27 km, ok.100m pod powierzchnią ziemi) CERN/Meyrin Gdzie to jest? ok. 100m Tu!!! LHC w schematycznym
Bardziej szczegółowoNarodowe Centrum Radioterapii Hadronowej. Centrum Cyklotronowe Bronowice
1 Narodowe Centrum Radioterapii Hadronowej Centrum Cyklotronowe Bronowice Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk ul. Radzikowskiego 152, 31-342 Kraków www.ifj.edu.pl
Bardziej szczegółowoNiezwykłe światło. ultrakrótkie impulsy laserowe. Piotr Fita
Niezwykłe światło ultrakrótkie impulsy laserowe Laboratorium Procesów Ultraszybkich Zakład Optyki Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego Światło Fala elektromagnetyczna Dla światła widzialnego długość
Bardziej szczegółowoAkceleratory. Urządzenia do wytwarzania strumieni cząstek o znacznej energii kinetycznej
Akceleratory Urządzenia do wytwarzania strumieni cząstek o znacznej energii kinetycznej Przegląd ważniejszych typów akceleratorów: akceleratory elektrostatyczne, akceleratory liniowe ze zmiennym polem
Bardziej szczegółowoJak fizycy przyśpieszają cząstki?
Jak fizycy przyśpieszają cząstki? Mariusz Sapiński (mariusz.sapinski@cern.ch) CERN, Departament Wiązek 10 października 2011 Definicja Akcelerator cząstek: urządzenie produkujące wiązkę cząstek (jonów lub
Bardziej szczegółowoWstęp do fizyki akceleratorów
Wstęp do fizyki akceleratorów Mariusz Sapiński (mariusz.sapinski@cern.ch) CERN, Departament Wiązek 3 września 2013 Definicja Akcelerator cząstek: urządzenie produkujące wiązkę cząstek (jonów lub cząstek
Bardziej szczegółowoWstęp do Akceleratorów wykład dla uczniów. Mariusz Sapiński CERN, Departament Instrumentacji Wiązki 22 marca 2010
Wstęp do Akceleratorów wykład dla uczniów Mariusz Sapiński CERN, Departament Instrumentacji Wiązki 22 marca 2010 Definicja Akcelerator cząstek: urządzenie produkujące wiązkę cząstek (jonów lub cząstek
Bardziej szczegółowoOddziaływanie cząstek z materią
Oddziaływanie cząstek z materią Trzy główne typy mechanizmów reprezentowane przez Ciężkie cząstki naładowane (cięższe od elektronów) Elektrony Kwanty gamma Ciężkie cząstki naładowane (miony, p, cząstki
Bardziej szczegółowoAkceleratory (Å roda, 16 marzec 2005) - Dodał wtorek
Akceleratory (Å roda, 16 marzec 2005) - Dodał wtorek Definicja: Urządzenie do przyspieszania cząstek naładowanych, tj. zwiększania ich energii. Akceleratory można sklasyfikować ze względu na: kształt toru
Bardziej szczegółowoDLACZEGO BUDUJEMY AKCELERATORY?
FIZYKA WYSOKICH ENERGII W EDUKACJI SZKOLNEJ Puławy, 29.02.2008r. DLACZEGO BUDUJEMY AKCELERATORY? Dominika Domaciuk I. Wprowadzenie Na świecie jest 17390 akceleratorów! (2002r). Różne zastosowania I. Wprowadzenie
Bardziej szczegółowoFIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych
FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych Wykład 1 własności jąder atomowych Odkrycie jądra atomowego Rutherford (1911) Ernest Rutherford (1871-1937) R 10 fm 1908 Skala przestrzenna jądro
Bardziej szczegółowoPOLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział: BMiZ Kierunek: MiBM / KMiU Prowadzący: dr hab. Tomasz Stręk Przygotował: Adrian Norek Plan prezentacji 1. Wprowadzenie 2. Chłodzenie największego na świecie magnesu w CERN
Bardziej szczegółowoWstęp do Akceleratorów wykład dla nauczycieli. Mariusz Sapiński CERN, Departament Wiązek 12 kwietnia 2010
Wstęp do Akceleratorów wykład dla nauczycieli Mariusz Sapiński CERN, Departament Wiązek 12 kwietnia 2010 Definicja Akcelerator cząstek: urządzenie produkujące wiązkę cząstek (jonów lub cząstek subatomowych)
Bardziej szczegółowoPerspektywy fizyki czastek elementarnych
Perspektywy fizyki czastek elementarnych Wykład XIII Nowe projekty akceleratorowe: CLIC ( VLHC ( Photon Collider zderzenia ) Elementy fizyki czastek elementarnych ) fabryki neutrin Astro-cz astki?!...
Bardziej szczegółowoPrzewodnik po wielkich urządzeniach badawczych
Przewodnik po wielkich urządzeniach badawczych 5.07.2013 Grzegorz Wrochna 1 Wielkie urządzenia badawcze Wielkie urządzenia badawcze są dziś niezbędne do badania materii na wszystkich poziomach: od wnętrza
Bardziej szczegółowoFrialit -Degussit Ceramika tlenkowa Komora próżniowa
Frialit -Degussit Ceramika tlenkowa Komora próżniowa Zastosowanie: Zaginanie toru cząstki w akceleratorze Materiał: Tlenek glinu FRIALIT F99.7 L = 1350 mm D = 320 mm Produkcja Friatec Na całym świecie
Bardziej szczegółowoFrialit -Degussit Ceramika tlenkowa Jednostka akceleratora cząstek
Frialit -Degussit Ceramika tlenkowa Jednostka akceleratora cząstek Zastosowanie: Akceleratory wysokiego napięcia Materiał: Tlenek glinu FRIALIT F99.7 Pierścienie miedziane L = 560 mm D = 350 mm Produkcja
Bardziej szczegółowoWSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK. Julia Hoffman (NCU)
WSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK Julia Hoffman (NCU) WSTĘP DO WSTĘPU W wykładzie zostały bardzo ogólnie przedstawione tylko niektóre zagadnienia z zakresu fizyki cząstek elementarnych. Sugestie, pytania, uwagi:
Bardziej szczegółowoWstęp do Akceleratorów. Mariusz Sapiński CERN BE/BI 24 listopada 2009
Wstęp do Akceleratorów Mariusz Sapiński CERN BE/BI 24 listopada 2009 Definicja Akcelerator cząstek (wg. Encyclopedia Brittanica): każde urządzenie produkujące wiązkę szybkich, naładowanych cząstek (jonów
Bardziej szczegółowoCompact Muon Solenoid
Compact Muon Solenoid (po co i jak) Piotr Traczyk CERN Compact ATLAS CMS 2 Muon Detektor CMS był projektowany pod kątem optymalnej detekcji mionów Miony stanowią stosunkowo czysty sygnał Pojawiają się
Bardziej szczegółowoJak działają detektory. Julia Hoffman
Jak działają detektory Julia Hoffman wielki Hadronowy zderzacz Wiązka to pociąg ok. 2800 wagonów - paczek protonowych Każdy wagon wiezie ok.100 mln protonów Energia chemiczna: 80 kg TNT lub 16 kg czekolady
Bardziej szczegółowoFizyka cząstek elementarnych warsztaty popularnonaukowe
Fizyka cząstek elementarnych warsztaty popularnonaukowe Spotkanie 3 Porównanie modeli rozpraszania do pomiarów na Wielkim Zderzaczu Hadronów LHC i przyszłość fizyki cząstek Rafał Staszewski Maciej Trzebiński
Bardziej szczegółowoWstęp do akceleratorów
Wstęp do akceleratorów Mariusz Sapinski BE/BI CERN/Czerwiec 2009 Spis treści Co to jest przyśpieszenie Po co przyśpieszać? Jak przyśpieszać? Jak przyśpiesza natura: mechanizm Fermiego Metody przyśpieszania
Bardziej szczegółowoVI. 6 Rozpraszanie głębokonieelastyczne i kwarki
r. akad. 005/ 006 VI. 6 Rozpraszanie głębokonieelastyczne i kwarki 1. Fale materii. Rozpraszanie cząstek wysokich energii mikroskopią na bardzo małych odległościach.. Akceleratory elektronów i protonów.
Bardziej szczegółowoSCENARIUSZ LEKCJI FIZYKI Z WYKORZYSTANIEM FILMU PĘDZĄCE CZĄSTKI.
SCENARIUSZ LEKCJI FIZYKI Z WYKORZYSTANIEM FILMU PĘDZĄCE CZĄSTKI. SPIS TREŚCI: I. Wprowadzenie. II. Części lekcji. 1. Część wstępna. 2. Część realizacji. 3. Część podsumowująca. III. Karty pracy. 1. Karta
Bardziej szczegółowoCząstki elementarne. Składnikami materii są leptony, mezony i bariony. Leptony są niepodzielne. Mezony i bariony składają się z kwarków.
Cząstki elementarne Składnikami materii są leptony, mezony i bariony. Leptony są niepodzielne. Mezony i bariony składają się z kwarków. Cząstki elementarne Leptony i kwarki są fermionami mają spin połówkowy
Bardziej szczegółowoFIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych
FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych Wykład 11 Zastosowania fizyki jądrowej w medycynie Medycyna nuklearna Medycyna nuklearna - dział medycyny zajmujący się bezpiecznym zastosowaniem izotopów
Bardziej szczegółowoPoszukiwany: bozon Higgsa
Poszukiwany: bozon Higgsa Higgs widoczny w świetle kolajdera liniowego Fizyka Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych: TESLA & ZEUS Poszukiwane: czastki sypersymetryczne (SUSY) Fizyka Czastek i Oddziaływań
Bardziej szczegółowoEuCARD-PUB-2009-012. European Coordination for Accelerator Research and Development PUBLICATION
EuCARD-PUB-2009-012 European Coordination for Accelerator Research and Development PUBLICATION Nowa seria wydawnicza Politechniki Warszawskiej Technika Akceleratorowa (New editorial series on Accelerator
Bardziej szczegółowoJanusz Gluza. Instytut Fizyki UŚ Zakład Teorii Pola i Cząstek Elementarnych
Akceleratory czyli największe mikroskopy świata Janusz Gluza Instytut Fizyki UŚ http://fizyka.us.edu.pl/ Zakład Teorii Pola i Cząstek Elementarnych http://www.us.edu.pl/~ztpce/ http://www.us.edu.pl/~gluza
Bardziej szczegółowoEfekt Comptona. Efektem Comptona nazywamy zmianę długości fali elektromagnetycznej w wyniku rozpraszania jej na swobodnych elektronach
Efekt Comptona. Efektem Comptona nazywamy zmianę długości fali elektromagnetycznej w wyniku rozpraszania jej na swobodnych elektronach Efekt Comptona. p f Θ foton elektron p f p e 0 p e Zderzenia fotonów
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki wykład 5
Podstawy fizyki wykład 5 Dr Piotr Sitarek Katedra Fizyki Doświadczalnej, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska D. Halliday, R. Resnick, J.Walker: Podstawy Fizyki, tom 5, PWN,
Bardziej szczegółowoBozon Higgsa prawda czy kolejny fakt prasowy?
Bozon Higgsa prawda czy kolejny fakt prasowy? Sławomir Stachniewicz, IF PK 1. Standardowy model cząstek elementarnych Model Standardowy to obecnie obowiązująca teoria cząstek elementarnych, które są składnikami
Bardziej szczegółowoNadprzewodniki. W takich materiałach kiedy nastąpi przepływ prądu może on płynąć nawet bez przyłożonego napięcia przez długi czas! )Ba 2. Tl 0.2.
Nadprzewodniki Pewna klasa materiałów wykazuje prawie zerową oporność (R=0) poniżej pewnej temperatury zwanej temperaturą krytyczną T c Większość przewodników wykazuje nadprzewodnictwo dopiero w temperaturze
Bardziej szczegółowoI. PROMIENIOWANIE CIEPLNE
I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE - lata '90 XIX wieku WSTĘP Widmo promieniowania elektromagnetycznego zakres "pokrycia" różnymi rodzajami fal elektromagnetycznych promieniowania zawartego w danej wiązce. rys.i.1.
Bardziej szczegółowoRuch ładunków w polu magnetycznym
Ruch ładunków w polu magnetycznym Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Ruch ładunków w polu magnetycznym
Bardziej szczegółowoCząstki i siły. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa
Cząstki i siły tworzące nasz wszechświat Piotr Traczyk IPJ Warszawa Plan Wstęp Klasyfikacja cząstek elementarnych Model Standardowy 2 Wstęp 3 Jednostki, konwencje Prędkość światła c ~ 3 x 10 8 m/s Stała
Bardziej szczegółowoWszechświata. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa
Ciemna Strona Wszechświata Piotr Traczyk IPJ Warszawa Plan 1)Ciemna strona Wszechświata 2)Z czego składa się ciemna materia 3)Poszukiwanie ciemnej materii 2 Ciemna Strona Wszechświata 3 Z czego składa
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki kwantowej i budowy materii
Podstawy fizyki kwantowej i budowy materii prof. dr hab. Aleksander Filip Żarnecki Zakład Cząstek i Oddziaływań Fundamentalnych Instytut Fizyki Doświadczalnej Wykład 14 23 stycznia 2017 A.F.Żarnecki Podstawy
Bardziej szczegółowoRozważania rozpoczniemy od fal elektromagnetycznych w próżni. Dla próżni równania Maxwella w tzw. postaci różniczkowej są następujące:
Rozważania rozpoczniemy od fal elektromagnetycznych w próżni Dla próżni równania Maxwella w tzw postaci różniczkowej są następujące:, gdzie E oznacza pole elektryczne, B indukcję pola magnetycznego a i
Bardziej szczegółowoFizyka cząstek elementarnych. Tadeusz Lesiak
Fizyka cząstek elementarnych Tadeusz Lesiak 1 WYKŁAD IV Akceleratory T.Lesiak Fizyka cząstek elementarnych 2 Cykl pracy eksperymentu fizyki cząstek elementarnych AKCELERATOR DETEKTOR SUROWE DANE SYMULACJE
Bardziej szczegółowoOddziaływania podstawowe
Oddziaływania podstawowe grawitacyjne silne elektromagnetyczne słabe 1 Uwięzienie kwarków (quark confinement). Przykład działania mechanizmu uwięzienia: Próba oderwania kwarka d od neutronu (trzy kwarki
Bardziej szczegółowoWidmo fal elektromagnetycznych
Czym są fale elektromagnetyczne? Widmo fal elektromagnetycznych dr inż. Romuald Kędzierski Podstawowe pojęcia związane z falami - przypomnienie pole falowe część przestrzeni objęta w danej chwili falą
Bardziej szczegółowoNiskie dawki poza obszarem napromieniania: symulacje Monte Carlo, pomiar i odpowiedź radiobiologiczna in vitro komórek
Niskie dawki poza obszarem napromieniania: symulacje Monte Carlo, pomiar i odpowiedź radiobiologiczna in vitro komórek M. Kruszyna-Mochalska 1,2, A. Skrobala 1,2, W. Suchorska 1,3, K. Zaleska 3, A. Konefal
Bardziej szczegółowoEksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych
Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych 1. Co to są wiązki radioaktywne 2. Metody wytwarzania wiązek radioaktywnych 3. Ośrodki wytwarzające wiązki radioaktywne 4. Nowe zagadnienia możliwe do
Bardziej szczegółowoCząstki elementarne wprowadzenie. Krzysztof Turzyński Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski
Cząstki elementarne wprowadzenie Krzysztof Turzyński Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski Historia badania struktury materii XVII w.: ruch gwiazd i planet, zasady dynamiki, teoria grawitacji, masa jako
Bardziej szczegółowoPlan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe
Plan Zajęć 1. Termodynamika, 2. Grawitacja, Kolokwium I 3. Elektrostatyka + prąd 4. Pole Elektro-Magnetyczne Kolokwium II 5. Zjawiska falowe 6. Fizyka Jądrowa + niepewność pomiaru Kolokwium III Egzamin
Bardziej szczegółowoOddziaływanie promieniowania jonizującego z materią
Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią Plan Promieniowanie ( particle radiation ) Źródła (szybkich) elektronów Ciężkie cząstki naładowane Promieniowanie elektromagnetyczne (fotony) Neutrony
Bardziej szczegółowoAkceleratory Cząstek
M. Trzebiński Akceleratory cząstek 1/30 Akceleratory Cząstek Maciej Trzebiński Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauki Praktyki studenckie na LHC IFJ PAN, 23 sierpnia 2016 Obserwacje w makroświecie
Bardziej szczegółowoCzym jest prąd elektryczny
Prąd elektryczny Ruch elektronów w przewodniku Wektor gęstości prądu Przewodność elektryczna Prawo Ohma Klasyczny model przewodnictwa w metalach Zależność przewodności/oporności od temperatury dla metali,
Bardziej szczegółowodr inż. Zbigniew Szklarski
Wykład 13: Pole magnetyczne dr inż. Zbigniew Szklarski szkla@agh.edu.pl http://layer.uci.agh.edu.pl/z.szklarski/ Wektor indukcji pola magnetycznego, siła Lorentza v v L Jeżeli na dodatni ładunek q poruszający
Bardziej szczegółowoAkceleratory do terapii niekonwencjonalnych. Sławomir Wronka
Akceleratory do terapii niekonwencjonalnych Szkoła Fizyki Akceleratorów Medycznych, Świerk 2007 Plan Niekonwencjonalne terapie wiązką e-/x Protony Ciężkie jony Neutrony 2 Tomotherapy 3 CyberKnife 4 Igła
Bardziej szczegółowoGenerator dokumentacji dla kodów źródłowych środowiska Matlab
ograniczone do obszaru konwertera i doprowadzenia wiązki do pacjenta, izocentryczne ramię gantry posiada wymiar ok. 2 m i wagę 12 t. EuCARD 2 2013 2016 Europejskie akceleratorowe środowisko naukowe przygotowuje
Bardziej szczegółowoEnergetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa
Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa Wykład 8-27.XI.2018 Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef@fuw.edu.pl http://www.fuw.edu.pl/~szef/ Wykład 8 Energia atomowa i jądrowa
Bardziej szczegółowoPromieniowanie jonizujące
Promieniowanie jonizujące Wykład III Krzysztof Golec-Biernat Reakcje jądrowe Uniwersytet Rzeszowski, 8 listopada 2017 Wykład III Krzysztof Golec-Biernat Promieniowanie jonizujące 1 / 12 Energia wiązania
Bardziej szczegółowoWprowadzenie do zagadnień akceleratorów elektronów. Janusz Harasimowicz
Wprowadzenie do zagadnień akceleratorów elektronów Szkoła Fizyki Akceleratorów Medycznych, Świerk 2007 Akcelerator Akcelerator to urządzenie do przyspieszania cząstek, w którym możemy kontrolować parametry
Bardziej szczegółowoEksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych
Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych 1. Co to są wiązki radioaktywne 2. Metody wytwarzania wiązek radioaktywnych 3. Ośrodki wytwarzające wiązki radioaktywne 4. Nowe zagadnienia możliwe do
Bardziej szczegółowoAtomowa budowa materii
Atomowa budowa materii Wszystkie obiekty materialne zbudowane są z tych samych elementów cząstek elementarnych Cząstki elementarne oddziałują tylko kilkoma sposobami oddziaływania wymieniając kwanty pól
Bardziej szczegółowoWykład FIZYKA II. 3. Magnetostatyka. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Wykład FIZYKA II 3. Magnetostatyka Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Instytut Fizyki Politechniki Wrocławskiej http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/ POLE MAGNETYCZNE Elektryczność zaobserwowana została
Bardziej szczegółowoWszechświat czastek elementarnych
Wykład 2: prof. A.F.Żarnecki Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych Instytut Fizyki Doświadczalnej Wykład 2: Detekcja Czastek 27 lutego 2008 p.1/36 Wprowadzenie Istota obserwacji w świecie czastek
Bardziej szczegółowoSłowniczek pojęć fizyki jądrowej
Słowniczek pojęć fizyki jądrowej atom - najmniejsza ilość pierwiastka jaka może istnieć. Atomy składają się z małego, gęstego jądra, zbudowanego z protonów i neutronów (nazywanych inaczej nukleonami),
Bardziej szczegółowoAkceleratory. Instytut Fizyki Jądrowej PAN 1
Akceleratory fizyka cząstek elementarnych fizyka wysokich energii ruch cząstki w polu magnetycznym i elektrycznym akceleratory elektrostatyczne akcelaratory liniowe akcelaratory kołowe (cykliczne): - cyklotron
Bardziej szczegółowoGrzegorz Wrochna Narodowe Centrum Badań Jądrowych Z czego składa się Wszechświat?
Narodowe Centrum Badań Jądrowych www.ncbj.gov.pl Z czego składa się Wszechświat? 1 Budowa materii ~ cała otaczająca nas materia składa się z atomów pierwiastek chemiczny = = zbiór jednakowych atomów Znamy
Bardziej szczegółowoMaria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Oddziaływania słabe 4.IV.2012
Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 8sem.letni.2011-12 Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW Oddziaływania słabe Cztery podstawowe siły Oddziaływanie grawitacyjne Działa między wszystkimi cząstkami, jest
Bardziej szczegółowoJÜLICH ELECTRIC DIPOLE INVESTIGATIONS MEASUREMENT WITH STORAGE RING
JÜLICH ELECTRIC DIPOLE INVESTIGATIONS MEASUREMENT WITH STORAGE RING testowe pomiary i demonstracja iż proponowana metoda pracuje są wykonywane na działającym akceleratorze COSY pierwszy pomiar z precyzją
Bardziej szczegółowoZespół Zakładów Fizyki Jądrowej
gluons Zespół Zakładów Fizyki Jądrowej Zakład Fizyki Hadronów Zakład Doświadczalnej Fizyki Cząstek i jej Zastosowań Zakład Teorii Układów Jądrowych QCD Zakład Fizyki Hadronów Badanie struktury hadronów,
Bardziej szczegółowoReakcje jądrowe. X 1 + X 2 Y 1 + Y b 1 + b 2
Reakcje jądrowe X 1 + X 2 Y 1 + Y 2 +...+ b 1 + b 2 kanał wejściowy kanał wyjściowy Reakcje wywołane przez nukleony - mechanizm reakcji Wielkości mierzone Reakcje wywołane przez ciężkie jony a) niskie
Bardziej szczegółowo2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424
2008/2009 seweryn.kowalski@us.edu.pl Seweryn Kowalski IVp IF pok.424 Plan wykładu Wstęp, podstawowe jednostki fizyki jądrowej, Własności jądra atomowego, Metody wyznaczania własności jądra atomowego, Wyznaczanie
Bardziej szczegółowoNeutrina. Źródła neutrin: NATURALNE Wielki Wybuch gwiazdy atmosfera Ziemska skorupa Ziemska
Neutrina X Źródła neutrin.. Zagadki neutrinowe. Neutrina słoneczne. Neutrina atmosferyczne. Eksperymenty neutrinowe. Interpretacja pomiarów. Oscylacje neutrin. 1 Neutrina Źródła neutrin: NATURALNE Wielki
Bardziej szczegółowoLHC i po co nam On. Piotr Traczyk CERN
LHC i po co nam On Piotr Traczyk CERN LHC: po co nam On Piotr Traczyk CERN Detektory przy LHC Planowane są 4(+2) eksperymenty na LHC ATLAS ALICE CMS LHCb 5 Program fizyczny LHC 6 Program fizyczny LHC
Bardziej szczegółowoElektron i proton jako cząstki przyspieszane
Elektron i proton jako cząstki przyspieszane Streszczenie Obecnie znanych jest wiele metod przyśpieszania cząstek. Przyśpieszane są elektrony, protony, deuterony a nawet jony ciężkie. Wszystkie one znalazły
Bardziej szczegółowoNADPRZEWODNIKI WYSOKOTEMPERATUROWE (NWT) W roku 1986 Alex Muller i Georg Bednorz odkryli. miedziowo-lantanowym, w którym niektóre atomy lantanu były
FIZYKA I TECHNIKA NISKICH TEMPERATUR NADPRZEWODNICTWO NADPRZEWODNIKI WYSOKOTEMPERATUROWE (NWT) W roku 1986 Alex Muller i Georg Bednorz odkryli nadprzewodnictwo w złożonym tlenku La 2 CuO 4 (tlenku miedziowo-lantanowym,
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki subatomowej. 3 kwietnia 2019 r.
Podstawy fizyki subatomowej Wykład 7 3 kwietnia 2019 r. Atomy, nuklidy, jądra atomowe Atomy obiekt zbudowany z jądra atomowego, w którym skupiona jest prawie cała masa i krążących wokół niego elektronów.
Bardziej szczegółowoŹródła cząstek. Naturalne: Sztuczne. Promieniowanie kosmiczne Różne źródła neutrin. Akceleratory Reaktory. D. Kiełczewska wykład 2
Źródła cząstek Naturalne: Promieniowanie kosmiczne Różne źródła neutrin Sztuczne Akceleratory Reaktory Promieniowanie kosmiczne Na początku XX wieku Theodore Wulf umieścił na szczycie wieży Eiffla detektory
Bardziej szczegółowoOpis ogólny projektu. Mariusz Lejman Extreme light infrastructure
Opis ogólny projektu W projekcie bierze udział około o 40 instytucji badawczych i akademickich z 13 krajów Unii Europejskiej Finansowanie projektu z Komisji Europejskiej na poziomie 700mln euro Lokalizacja-Europa
Bardziej szczegółowoIV.4.4 Ruch w polach elektrycznym i magnetycznym. Siła Lorentza. Spektrometry magnetyczne
r. akad. 005/ 006 IV.4.4 Ruch w polach elektrycznym i magnetycznym. Siła Lorentza. Spektrometry magnetyczne Jan Królikowski Fizyka IBC 1 r. akad. 005/ 006 Pole elektryczne i magnetyczne Pole elektryczne
Bardziej szczegółowoŚwiatło fala, czy strumień cząstek?
1 Światło fala, czy strumień cząstek? Teoria falowa wyjaśnia: Odbicie Załamanie Interferencję Dyfrakcję Polaryzację Efekt fotoelektryczny Efekt Comptona Teoria korpuskularna wyjaśnia: Odbicie Załamanie
Bardziej szczegółowor. akad. 2008/2009 V. Precyzyjne testy Modelu Standardowego w LEP, TeVatronie i LHC
V. Precyzyjne testy Modelu Standardowego w LEP, TeVatronie i LHC 1 V.1 WYNIKI LEP 2 e + e - Z 0 Calkowity przekroj czynny 3 4 r. akad. 2008/2009 s Q N 3 4 s M s N Q I M 12 s ) M (s s s 2 f C 2 Z C f f
Bardziej szczegółowoIII. EFEKT COMPTONA (1923)
III. EFEKT COMPTONA (1923) Zjawisko zmiany długości fali promieniowania roentgenowskiego rozpraszanego na swobodnych elektronach. Zjawisko to stoi u podstaw mechaniki kwantowej. III.1. EFEKT COMPTONA Rys.III.1.
Bardziej szczegółowoI. Przedmiot i metodologia fizyki
I. Przedmiot i metodologia fizyki Rodowód fizyki współczesnej Świat zjawisk fizycznych: wielkości fizyczne, rzędy wielkości, uniwersalność praw Oddziaływania fundamentalne i poszukiwanie Teorii Ostatecznej
Bardziej szczegółowoWprowadzenie do optyki nieliniowej
Wprowadzenie do optyki nieliniowej Prezentacja zawiera kopie folii omawianych na wykładzie. Niniejsze opracowanie chronione jest prawem autorskim. Wykorzystanie niekomercyjne dozwolone pod warunkiem podania
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki cząstek III. Eksperymenty nieakceleratorowe Krzysztof Fiałkowski
Podstawy fizyki cząstek III Eksperymenty nieakceleratorowe Krzysztof Fiałkowski Zakres fizyki cząstek a eksperymenty nieakceleratorowe Z relacji nieoznaczoności przestrzenna zdolność rozdzielcza r 0.5fm
Bardziej szczegółowoOddziaływania fundamentalne
Oddziaływania fundamentalne Silne: krótkozasięgowe (10-15 m). Siła rośnie ze wzrostem odległości. Znaczna siła oddziaływania. Elektromagnetyczne: nieskończony zasięg, siła maleje z kwadratem odległości.
Bardziej szczegółowoPrzyszłość polskiej fizyki neutrin
Przyszłość polskiej fizyki neutrin Agnieszka Zalewska Instytut Fizyki Jądrowej PAN im. H.Niewodniczańskiego W imieniu Polskiej Grupy Neutrinowej (Katowice, Kraków, Warszawa, Wrocław) (D.Kiełczewska, J.Kisiel,
Bardziej szczegółowoRamka z prądem w jednorodnym polu magnetycznym
Ramka z prądem w jednorodnym polu magnetycznym Siła wypadkowa = 0 Wypadkowy moment siły: τ = w F + w ( ) F ( ) = 2 w F w τ = 2wF sinθ = IBl 2 sinθ = θ=90 o IBl 2 θ to kąt między wektorem w i wektorem F
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki wykład 8
Podstawy fizyki wykład 8 Dr Piotr Sitarek Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska Ładunek elektryczny Grecy ok. 600 r p.n.e. odkryli, że bursztyn potarty o wełnę przyciąga inne (drobne) przedmioty. słowo
Bardziej szczegółowoSpis treści. Trwałość jądra atomowego. Okres połowicznego rozpadu
Spis treści 1 Trwałość jądra atomowego 2 Okres połowicznego rozpadu 3 Typy przemian jądrowych 4 Reguła przesunięć Fajansa-Soddy ego 5 Szeregi promieniotwórcze 6 Typy reakcji jądrowych 7 Przykłady prostych
Bardziej szczegółowoPole elektromagnetyczne. Równania Maxwella
Pole elektromagnetyczne (na podstawie Wikipedii) Pole elektromagnetyczne - pole fizyczne, za pośrednictwem którego następuje wzajemne oddziaływanie obiektów fizycznych o właściwościach elektrycznych i
Bardziej szczegółowoMetamorfozy neutrin. Katarzyna Grzelak. Sympozjum IFD Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych IFD UW. K.Grzelak (UW ZCiOF) 1 / 23
Metamorfozy neutrin Katarzyna Grzelak Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych IFD UW Sympozjum IFD 2008 6.12.2008 K.Grzelak (UW ZCiOF) 1 / 23 PLAN Wprowadzenie Oscylacje neutrin Eksperyment MINOS
Bardziej szczegółowoTajemnicze neutrina Agnieszka Zalewska
Tajemnicze neutrina Agnieszka Zalewska Dzień otwarty IFJ, Polecam: Krzysztof Fiałkowski: Opowieści o neutrinach, wydawnictwo Zamiast korepetycji http://wwwlapp.in2p3.fr/neutrinos/aneut.html i strony tam
Bardziej szczegółowo