Co je částečný paprsek?
Paprsek částic je paprsek urychlených částic, obvykle nabitých částic (iontů). Aplikace částečného paprsku v reálném životě zahrnují urychlovače částic („atomové rozbíječky“), ve fyzice plazmatu, televizory s katodovými trubicemi, počítačové displeje a v terapiích rakoviny. Po krátkém záblesku výzkumu v oblasti zbraní s částicovým paprskem v 80. letech 20. století byla taková vyšetřování většinou upuštěna, přičemž lasery a další zaměřené energetické zbraně získaly v dnešní době pozornost a dolary za výzkum. Přirozeným příkladem svazku částic by byl blesk, kdy elektrony skokem z negativně nabitých mraků do neutrální země.
Většina typů svazku částic sestává z nabitých částic, jako jsou protony nebo elektrony, protože nabité částice lze pomocí magnetů snadno urychlit. Většina svazků částic je vytvořena spuštěním proudu částic skrz řadu zařízení, z nichž každé propůjčuje paprsku malou škrábnutí, dokud se nezrychlí na významnou rychlost. U některých urychlovačů částic může být tato rychlost až 99,999% rychlosti světla. Částicové paprsky tvořené elektrony mají tendenci být nejrychlejší, protože tyto částice jsou více než tisíckrát lehčí než protony, a mohou se tedy nejrychleji urychlit.
Ačkoli termín “částicový paprsek” má sci-fi pocit, částicové paprsky se nacházejí ve všech televizorech s katodovou trubicí. Dokonce i všechny elektrické kabely lze považovat za takové, které obsahují jakýsi paprsek elektronových částic, i když jejich cesta je zřídka lineární. V televizi s katodovou trubicí je paprsek částic produkován elektronovou zbraní. Elektronová zbraň vystřeluje elektrony na fluorescenční obrazovce, která se rozsvítí v reakci na přicházející částice a vytváří obrázek.
Jedním inovativním využitím částicových paprsků je radiační terapie, kde paprsek částic je zaměřen na ničení rakovinných buněk. Nevýhodou tohoto přístupu je poškození zdravých buněk a riziko nadměrného ozáření. Mechanismus účinku je záření, které poškozuje DNA zhoubných buněk, což způsobuje, že se nemohou samy reprodukovat. Jednou z výzev v tomto typu radiační terapie je tvorba nízko-kyslíkových nádorů - nádorů, které vyrůstají v jejich krevním zásobení. Nádory s vysokou hladinou kyslíku jsou ideální pro radiační terapii, protože bombardování okysličené tkáně zářením uvolňuje četné volné radikály, které způsobují sekundární poškození rakovinných buněk.
Nejsilnější částicové paprsky na světě jsou ty, které se používají v největších urychlovačích částic, jako je Velký hadronový kluzák (LHC) poblíž Ženevy ve Švýcarsku. Velký Hadron Collider leží v tunelu v obvodu 27 km (17 mi), až 175 m (570 ft) pod zemí. Za cenu asi 10 miliard USD (USD) je LHC jedním z největších a nejdražších strojů, jaké kdy byly vyrobeny.