تيفاترون

حلقة تسريع البروتونات وحلقة تسريع فيض نقيض البروتونات. تسريع في اتجاهين متعاكسين ويصتدما عند نقطة تماس الحلقتين.

معجل تيفاترون في الفيزياء (بالإنجليزية:Tevatron) هو معجل كبير جدا للجسيمات الأولية حيث يقوم بتسريعها إلى سرعات عالية جدا تقترب من سرعة الضوء. قامت الولايات المتحدة الأمريكية ببناء معجل الهدرونات الدائري المسمى تيفاترون في معمل معجل فيرمي الوطني بمدينة باتافيا بولاية إلينوي ،وهو ثاني مصادم للجسيمات في الترتيب على المستوى العالمي من وجهة طاقته العالية حيث يفوقه مصادم الهدرونات الكبير الذي قامت ببنائه المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية CERN بالقرب من مدينة جينيف.

ويعتبر التيفاترون مسرع دوراني تزامني يسرع البروتونات و نقيض البروتون في أنبوب حلقة يبلغ محيطها 3و6 كيلومتر حيث يعجلها حتى طاقة حركة 1 تيرا إلكترون فولت TeV ، ومن هنا يأتي اسم هذا المعجل الذي وصل لأول مرة في التايخ إلى هذه الطاقة. وتبلغ طاقة 1 تيرا إلكترون فولت مليون مليون إلكترون فولت.

وقد اكتمل بناء معجل التيفاترون عام 1983 وكانت تكلفته 120 دولار أمريكي ، كما ادخلت عليه عدة تحسينات منذ ذلك الوقت. وهو يسمى أحيانا مضاعف الطاقة حيث أنتج أول فيض للبروتونات بطاقة قدرها 512 جيجا إلكترون فولت - أي نحو نصف طاقة 1 تيرا إلكترون فولت - وذلك في 3 يوليو عام 1983. و كانت إضافة الحاقن الرئيسي له الأكثر تكلفة حيث استغرق بناؤه 5 أعوام ابتداءا من عام 1994 وتكلف وحده 290 مليون دولار.

طريقة عمله

يقوم معجل من نوع كوكروفت-والتون أولا برفع طاقة البروتونات إلى طاقة 750 كيلوإلكترون فولت ، ثم تعجل هذه في معجل خطي حمتى تصل طاقتها إلى 400 ميجا إلكترون فولت ثم في المعضد إلى طاقة 8 جيجا إلكترون فولت. وأخيرا يتم تعجيل البروتونات في حلقة الحاقن الرئيسي فترفع طاقتها إلى 120 جيجا إلكترون فولت. بعد ذلك يحول فيض (حزمة) البروتونات إلى حلقة التعجيل الرئيسية للتيفاترون لتكملة عملية التسريع.

ومن أجل إنتاج مضاات البروتونات (بروتونات سالبة الشحنة) ، تفصل بروتونات من الحاقن الرئيسي ووجه للاصتدام بلوح من النيكل. ويحتفظ بفيض نقيض البروتون في حلقة تعجيل ثانية (كما في الصورة) حيث توجه بعد ذلك للاتدام بالبروتونات التي تدور بسرعة عظيمة في الحلقةالرئيسية. ويحتاج إنتاج نقيض البروتون الواحد نحو $10^{5}$ من البروتونات نظرا لضعف احتمال تفاعل البروتونات مع أنوية النيكل لإنتاج نقيض البروتون. ولهذا يشكل إنتاج نقيض الروتونات الحد الأقصى لطاقة التيفاترون.

وقد استطاع معجل التيفاترون اكتشاف أزوجا من كوارك علوي (توب-كوارك) Top-Quark. وحتي عام 1995 حيث بدأ عمل مصادم الهدرونات الكبير كان معجل التيفاترون أكبر مسرع للجسيمات في العالم ، والمعجل الوحيد الذي كان باستطاعته إنتاج الكوارك العلوي. وطبقا للمخطط سوف ينتهي عمل التيفاترون في سبتمبر عام 2011.

أنظر أيضاً

• مصادم الهدرونات الكبير
• تجربة أطلس
• لولب مركب للميون
• معجل جسيمات
• معجل خطي
• مسرع دوراني تزامني
• نقطة التفاعل