Acceleratore di particelle

acceleratóre di particèlle Dispositivo che imprime elevate energie cinetiche a particelle subatomiche (protoni, elettroni, neutroni ecc.) mediante l'azione di campi elettrostatici o elettromagnetici. Le particelle così accelerate sono generalmente inviate contro un opportuno 'bersaglio' per investigare la struttura della materia e dei suoi costituenti e per produrre nuove particelle.

tipi di acceleratore

Molto schematicamente gli a. di p. (o macchine acceleratrici di particelle) possono suddividersi in a. circolari, a. elettrostatici e a. lineari. Sono a. circolari, nei quali le particelle descrivono traiettorie curve per la presenza di un campo magnetico, i ciclotroni, nei quali le particelle descrivono traiettorie spiraliformi, i betatroni e i sincrotroni, nei quali la traiettoria delle particelle è circolare. Negli a. elettrostatici, le particelle vengono accelerate da un campo elettrostatico lungo traiettorie rettilinee. Negli a. lineari, le particelle vengono accelerate lungo traiettorie rettilinee da campi elettrici variabili nel tempo.

applicazioni

Il raggiungimento di energie sempre più elevate mediante gli a. di p. è essenziale per la produzione di nuove particelle con masse sempre più elevate e per lo studio sempre più approfondito della struttura della materia e dei suoi costituenti. Questo tipo di indagini fu inizialmente condotto utilizzando particelle veloci 'naturali', quelle emesse da sostanze radioattive o quelle costituenti la radiazione cosmica; a partire dagli anni Trenta del 20° sec. si è fatto tuttavia sempre più ricorso agli acceleratori. Nel corso degli anni Novanta il ritmo di sviluppo degli a. di p. è stato assai rapido. Le energie raggiunte con gli a. di p. per lo studio della fisica subnucleare, e quindi della struttura fondamentale della materia, hanno continuato a crescere al ritmo di un ordine di grandezza al decennio, mentre il rapporto tra il costo di un a. di p. e la sua energia massima è diminuito all'incirca nella stessa misura.

Un elemento caratteristico nella storia recente degli a. di p. è costituito dal rapido estendersi del loro utilizzo al di fuori del campo tradizionale della ricerca in fisica fondamentale, con lo sviluppo di macchine acceleratrici specializzate a mano a mano che venivano scoperte nuove potenzialità dei fasci intensi di particelle di varia natura. Così, per es., gli a. di p. per applicazioni mediche usati per lo più per la diagnostica e per la terapia dei tumori si contano ormai a centinaia, e numerosissime sono anche le macchine in funzione per uso industriale.