Hva er en partikkelstråle?
En partikkelstråle er en stråle av akselererte partikler, vanligvis ladede partikler (ioner). Virkelige applikasjoner av en partikkelstråle inkluderer partikkelakseleratorer ("atomsmashers"), i plasmafysikk, katodestrålerør-TV, datamaskinskjermer og i kreftbehandlinger. Etter en kort mengde forskning på partikkelbjelkevåpen på 1980-tallet ble slike undersøkelser stort sett henlagt, med lasere og andre rettede energivåpen i dag. Et naturlig eksempel på en partikkelstråle vil være lynet, der elektronene hopper fra negativt ladede skyer til den nøytrale bakken.
De fleste typer partikkelstråler består av ladede partikler som protoner eller elektroner, fordi ladede partikler er enkle å akselerere med magneter. De fleste partikkelbjelker skapes ved å føre en strøm av partikler gjennom en serie enheter, som hver gir litt skyvestråle til bjelken, inntil den blir akselerert til en betydelig hastighet. I noen partikkelakseleratorer kan denne hastigheten være så mye som 99,999% av lysets hastighet. Partikkelstråler som består av elektroner har en tendens til å være de raskeste, da disse partiklene er mer enn tusen ganger lettere enn protoner og dermed kan akselereres enklest.
Selv om uttrykket "partikkelstråle" har en sci-fi-følelse, finnes partikkelstråler i alle katodestrålerør-TV-er. Selv alle elektriske kabler kan anses å inneholde en slags elektronpartikkelstråle, selv om banen sjelden er lineær. I et fjernsyn med katodestrålerør produseres en partikkelstråle av en elektronpistol. Elektronpistolen avfyrer elektronene på en lysstoffrør, som lyser som svar på de innkommende partiklene, og produserer et bilde.
En nyskapende bruk av partikkelstråler er i strålebehandling, der en partikkelstråle er rettet mot å drepe kreftceller. Ulempen med denne tilnærmingen er skade på sunne celler og risikoen for overflødig eksponering for stråling. Handlingsmekanismen er strålingen som skader DNA fra ondartede celler, og får dem til å ikke være i stand til å reprodusere seg selv. En utfordring i denne typen strålebehandling er dannelse av svulster med svak oksygen - svulster som vokser ut blodtilførselen deres. Svulster med høye nivåer av oksygen er ideelle for strålebehandling, ettersom bombardering av oksygenert vev med stråling frigjør mange frie radikaler som forårsaker sekundær skade på kreftceller.
De kraftigste partikkelbjelkene i verden er de som brukes i de største partikkelakseleratorene, som Large Hadron Collider (LHC) nær Genève, Sveits. Stor Hadron Collider ligger i en tunnel 27 km i omkrets, så mye som 175 m under jorden. Til en pris på omtrent $ 10 milliarder dollar (amerikanske dollar) er LHC en av de største og dyreste maskinene som noen gang er bygget.