Lecture 4 เทคโนโลยีเครื่องเร่งอนุภาค

งานนำเสนอเรื่อง: "Lecture 4 เทคโนโลยีเครื่องเร่งอนุภาค"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 Lecture 4 เทคโนโลยีเครื่องเร่งอนุภาค
มนุษย์กับเทคโนโลยี Lecture 4 เทคโนโลยีเครื่องเร่งอนุภาค

2 เนื้อหา เครื่องเร่งอนุภาค (Particle Accelerator) คืออะไร เครื่องเร่งอนุภาค ยุคเริ่มต้น เครื่องเร่งอนุภาคสมัยใหม่ แนวตรง และ แนววงกลม เครื่องตรวจวัดอนุภาค (Particle Detector) ตัวอย่างเครื่องเร่งอนุภาค การใช้ประโยชน์เครื่องเร่งอนุภาค

3 เครื่องเร่งอนุภาค (Particle Accelerator) คือ
อุปกรณ์ที่สามารถ เร่งอนุภาคที่มีประจุ ให้มีความเร็วสูงมากขึ้น โดยใช้สนามไฟฟ้า หรือสนามแม่เหล็ก เร็วขึ้น = พลังงานมากขึ้น เครื่องแวนเดอกราฟ (Van de Graaff) ใช้ศึกษาปฏิกิริยานิวเคลียร์

4 เครื่องเร่งอนุภาคอย่างง่าย (1.5 eV)
+ - อิเล็กตรอนวิ่งผ่านสนามไฟฟ้าจากแบตเตอรี AA ขนาด 1.5 V จะมีพลังงานเพิ่มขึ้น 1.5 eV

5 เราใช้หน่วยอิเล็กตรอนโวลต์ (eV) สำหรับพลังงานของเครื่องเร่งอนุภาค
หน่วยของพลังงาน เราใช้หน่วยอิเล็กตรอนโวลต์ (eV) สำหรับพลังงานของเครื่องเร่งอนุภาค ปัจจุบันเครื่องเร่งอนุภาคสมัยใหม่มีพลังงานในช่วง MeV = 106 eV (ล้าน) GeV = 109 eV (พันล้าน) TeV = 1012 eV (ล้านล้าน)

6 หลอดโทรทัศน์ สามารถเร่งอิเล็กตรอน ให้มีพลังงาน 30 keV (30,000 eV)

7 จักรวาลเป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่ยิ่งใหญ่ที่สุด

8 ฟ้าผ่า (Lightning) การถ่ายเทประจุไฟฟ้าในบรรยากาศ

9

10 สร้าง Tesla Coil กำเนิดไฟฟ้าศักย์สูง
ค.ศ N. Tesla สร้าง Tesla Coil กำเนิดไฟฟ้าศักย์สูง E ~ 1 MeV

11 เครื่องเร่งอนุภาคยุคเริ่มต้น
ค.ศ RÖntgen ค้นพบรังสีเอ็กซ์ (x-ray) E ~ keV

12

13 CT-Scan

14

15 การจำลองใบหน้าของฟาโรห์ตุตันคามุน

16 ค.ศ. 1896 J.J. Thomson ค้นพบอิเล็กตรอน โดยใช้ Cathode Ray Tube (CRT)
นับเป็นเครื่องเร่งอนุภาคแนวตรง 10-30 keV

17 อนุภาคในอะตอม e- อิเล็กตรอน (electron) ประจุลบ p โปรตอน (protron) ประจุบวก n นิวตรอน (nuetron) ไม่มีประจุ

18 หลอด CRT

19 เครื่องเร่งอนุภาคแนวตรง (Linear Accelerator : LINAC)

20 LINAC Electron Therapy
2-20 MeV

21 สร้างเครื่อง Cyclotron เป็นเครื่องเร่งอนุภาคแนววงกลม
ค.ศ E.A. Lawrence สร้างเครื่อง Cyclotron เป็นเครื่องเร่งอนุภาคแนววงกลม 80 keV

22 520 MeV

23

24 Cyclotron Proton Therapy

25 สร้างเครื่องเร่งอนุภาคศักย์สูง
ค.ศ R.J. Van de Graaff สร้างเครื่องเร่งอนุภาคศักย์สูง 7 MeV

26

27 เครื่องเร่งอนุภาคสมัยใหม่
ถ้าต้องการศึกษานิวเคลียสอะตอมขนาด เมตร อนุภาคต้องมีพลังงานมากกว่า 1 GeV

28 เครื่องเร่งอนุภาค LHC (Large Hadron Collider)

29 CERN LHC Large Hadron Collider C = 27 km E = 7 TeV

30

31

32

33

34 การศึกษาการชนกันของอนุภาคความเร็วสูง
จำเป็นต้องมีการประมวลผลที่รวดเร็ว ระบบสื่อสาร ฐานข้อมูลที่ดี นักวิทยาศาสตร์พัฒนา  คอมพิวเตอร์ ฮาร์ดดิสค์ อินเตอร์เน็ต

35 CERN Grid

36 พัฒนา World Wide Web (WWW) ที่ CERN
ค.ศ T. Berner Lee พัฒนา World Wide Web (WWW) ที่ CERN เริ่มต้นการสื่อสารยุคใหม่ เปลี่ยนเศรษฐกิจโลก

37

38 เครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน (Synchrotron Light Source)

39 E ~ 1-8 GeV

40

41

42

43 Spring 8 (8 GeV)

44 แสงซินโครตรอนสามารถใช้มอง ให้เห็นวัสดุในระดับอะตอมได้

45

46 สรุป เครื่องเร่งอนุภาคมีอยู่ทั่วๆไป รวมทั้งใกล้ตัวเรา นักวิทยาศาสตร์ใช้เครื่องเร่งอนุภาคศึกษาธรรมชาติ ค้นคว้าหาความรู้ใหม่ เทคโนโลยีใหม่ๆหลายชนิด ได้เกิดขึ้นจาก การค้นคว้าวิจัยเครื่องเร่งอนุภาค