Hvad er en partikelstråle?
En partikelstråle er en stråle af accelererede partikler, normalt ladede partikler (ioner). Virkelige anvendelser af en partikelstråle inkluderer partikelacceleratorer ("atomsmashers") i plasmafysik, katodestrålerør-tv, computerskærme og i kræftbehandlinger. Efter en kort oversvømmelse af forskning i partikelstrålevåben i 1980'erne blev sådanne undersøgelser for det meste droppet, med lasere og andre rettede energivåben i dag. Et naturligt eksempel på en partikelstråle ville være lyn, hvor elektroner springer fra negativt ladede skyer til den neutrale jord.
De fleste typer partikelstråler består af ladede partikler, såsom protoner eller elektroner, fordi ladede partikler er lette at accelerere med magneter. De fleste partikelstråler oprettes ved at køre en strøm af partikler gennem en række enheder, som hver bibringer strålen lidt skub, indtil den accelereres til en betydelig hastighed. I nogle partikelacceleratorer kan denne hastighed være så meget som 99,999% af lysets hastighed. Partikelstråler, der består af elektroner, har en tendens til at være de hurtigste, da disse partikler er mere end tusind gange lettere end protoner og dermed let kan accelereres.
Selvom udtrykket "partikelstråle" har en sci-fi-fornemmelse, findes partikelstråler i alle katodestrålerør-fjernsyn. Selv alle elektriske kabler kan betragtes som at indeholde en slags elektronpartikelstråle, selvom deres vej sjældent er lineær. I et fjernsyn med katodestrålerør produceres en partikelstråle af en elektronpistol. Elektronpistolen fyrer elektroner på en lysstofrør, der lyser som svar på de indkommende partikler og producerer et billede.
En innovativ anvendelse af partikelstråler er i strålebehandling, hvor en partikelstråle er rettet mod at dræbe kræftceller. Ulempen med denne tilgang er skade på sunde celler og risikoen for overdreven eksponering for stråling. Handlingsmekanismen er den stråling, der ødelægger DNA fra ondartede celler, hvilket får dem til at blive ude af stand til selv reproduktion. En udfordring i denne type strålebehandling er dannelsen af tumorer med lavt ilt - tumorer, der vokser ud af deres blodforsyning. Tumorer med høje niveauer af ilt er ideelle til strålebehandling, da bombardering af det iltede væv med stråling frigiver adskillige frie radikaler, der forårsager sekundær skade på kræftceller.
De mest kraftfulde partikelstråler i verden er dem, der bruges i de største partikelacceleratorer, såsom Large Hadron Collider (LHC) nær Genève, Schweiz. Den store Hadron Collider ligger i en tunnel 27 km (17 mi) i omkreds, så meget som 175 m (570 ft) under jorden. Til en pris på omkring $ 10 milliarder USD (US Dollars) er LHC en af de største og dyreste maskiner nogensinde bygget.