የሲንክሮሮን ጨረሮች ስፔክትረም ያን ያህል ትልቅ አይደለም። ያም ማለት ወደ ጥቂት ዓይነቶች ብቻ ሊከፋፈል ይችላል. ቅንጣቱ አንጻራዊ ያልሆነ ከሆነ, እንዲህ ዓይነቱ ጨረር ሳይክሎሮን ልቀት ይባላል. በሌላ በኩል, ቅንጣቶች በተፈጥሯቸው አንጻራዊ ከሆኑ, ከግንኙነታቸው የሚመነጩት ጨረሮች አንዳንድ ጊዜ አልትራሬላቲስቲክ ይባላሉ. የተመሳሰለ ጨረራ በሰው ሰራሽ መንገድ (በ synchrotrons ወይም የማከማቻ ቀለበቶች) ወይም በተፈጥሮ ፈጣን ኤሌክትሮኖች በመግነጢሳዊ መስኮች ውስጥ ስለሚንቀሳቀሱ ሊገኝ ይችላል። በዚህ ምክንያት የሚፈጠረው ጨረራ የባህሪ ፖላራይዜሽን አለው፣ እና የሚፈጠሩት ድግግሞሾች በመላው ኤሌክትሮማግኔቲክ ስፔክትረም ላይ ሊለያዩ ይችላሉ፣ በተጨማሪም ቀጣይነት ያለው ጨረራ ይባላል።
የተከፈተ
ይህ ክስተት የተሰየመው እ.ኤ.አ. በ1946 በተሰራው የጄኔራል ኤሌክትሪክ ሲንክሮሮን ጀነሬተር ነው። ሕልውናው በግንቦት 1947 በሳይንቲስቶች ፍራንክ ሽማግሌ፣ አናቶሊ ጉሬቪች፣ ሮበርት ላንግሙር እና ሣር ታወቀ።ፖሎክ በደብዳቤው "ጨረር ከኤሌክትሮኖች በ synchrotron" ውስጥ. ግን ይህ የንድፈ ሃሳባዊ ግኝት ብቻ ነበር፣ስለዚህ ክስተት የመጀመሪያ ትክክለኛ ምልከታ ከዚህ በታች ታነባለህ።
ምንጮች
ከፍተኛ ሃይል ያላቸው ቅንጣቶች እየተጣደፉ ሲሆኑ፣ ኤሌክትሮኖችን ጨምሮ በማግኔት ሜዳ በተጠማዘዘ መንገድ እንዲንቀሳቀሱ የተገደዱ፣ የሲንክሮሮን ጨረሮች ይፈጠራሉ። ይህ ከሬዲዮ አንቴና ጋር ተመሳሳይ ነው፣ ነገር ግን በንድፈ ሀሳባዊ አንፃራዊ ፍጥነት በ Doppler ውጤት በ Lorentz Coefficient γ ምክንያት የታየውን ድግግሞሽ ይለውጣል በሚለው ልዩነት። የአንፃራዊው ርዝማኔ ማጠር በሌላ ምክንያት γ የሚታየውን ድግግሞሽ ይመታል፣በዚህም የሬዞናንት አቅልጠው ድግግሞሽ GHz በመጨመር በኤክስሬይ ክልል ውስጥ ያሉ ኤሌክትሮኖችን ያፋጥናል። የጨረር ሃይል የሚወሰነው በአንፃራዊው ላርሞር ፎርሙላ ሲሆን በኤሌክትሮን ላይ ያለው ኃይል በአብርሃም-ሎሬንትዝ-ዲራክ ኃይል ይወሰናል።
ሌሎች ባህሪያት
የጨረር ንድፉ ከአይዞሮፒክ ዲፖል ጥለት ወደ ከፍተኛ ወደሚመራ የጨረር ሾጣጣ ሊጣመም ይችላል። የኤሌክትሮን ሲንክሮሮን ጨረራ በጣም ብሩህ አርቲፊሻል የኤክስሬይ ምንጭ ነው።
የፕላን ማጣደፍ ጂኦሜትሪ ጨረሩን በመዞሪያው አውሮፕላን ውስጥ ሲመለከቱ ቀጥታ ፖላራይዝድ የሚያደርግ እና ወደዚያ አውሮፕላን ትንሽ አንግል ላይ ሲታይ ክብ ቅርጽ ያለው ያደርገዋል። ስፋት እና ድግግሞሽ ግን በዋልታ ግርዶሽ ላይ ያተኮሩ ናቸው።
የሲንክሮሮን ጨረሮች ምንጭ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች (EM) ምንጭ ነው እሱም ነው።ለሳይንሳዊ እና ቴክኒካዊ ዓላማዎች የተነደፈ የማከማቻ ቀለበት. ይህ ጨረሩ የሚሠራው በክምችት ቀለበቶች ብቻ ሳይሆን በሌሎች ልዩ ቅንጣት አፋጣኝ ኤሌክትሮኖች አማካኝነት ነው። አንድ ጊዜ ከፍተኛ ኃይል ያለው የኤሌክትሮን ጨረር ከተፈጠረ፣ እንደ ማግኔቲክ ማግኔቶች እና ማስገቢያ መሳሪያዎች (undulators ወይም wigglers) ላሉ ረዳት ክፍሎች ይመራል። ከፍተኛ ኃይል ያላቸውን ኤሌክትሮኖችን ወደ ፎቶን ለመቀየር አስፈላጊ የሆኑትን ጠንካራ መግነጢሳዊ መስኮችን፣ ቀጥ ያሉ ጨረሮች ይሰጣሉ።
የሲንክሮሮን ጨረር አጠቃቀም
የሲንክሮሮን ብርሃን ዋና አፕሊኬሽኖች ኮንደንደንድ ቁስ ፊዚክስ፣ቁስ ሳይንስ፣ ባዮሎጂ እና ህክምና ናቸው። አብዛኛዎቹ የሲንክሮሮን ብርሃንን የሚጠቀሙ ሙከራዎች ከንዑስ ናኖሜትር የኤሌክትሮኒክስ መዋቅር ደረጃ እስከ ማይክሮሜትር እና ሚሊሜትር ደረጃ ድረስ የቁስ መዋቅር ጥናት ጋር የተያያዙ ናቸው, ይህም ለህክምና ምስል አስፈላጊ ነው. የተግባር የኢንዱስትሪ አተገባበር ምሳሌ የ LIGA ሂደትን በመጠቀም ጥቃቅን መዋቅሮችን ማምረት ነው።
ሲንክሮትሮን ጨረሮች እንዲሁ በሥነ ፈለክ ነገሮች ይፈጠራሉ፣ ብዙውን ጊዜ አንጻራዊ ኤሌክትሮኖች የሚሽከረከሩበት (ስለዚህም ፍጥነትን የሚቀይሩ) በማግኔቲክ መስኮች።
ታሪክ
ይህ ጨረራ በ1956 በሜሴር 87 በተተኮሰ ሮኬት በጄፍሪ አር ቡርቢጅ የተገኘ ሲሆን በ1953 የኢኦሲፍ ሽክሎቭስኪ ትንበያ ማረጋገጫ አድርጎ በማየት ፣ነገር ግን ቀደም ሲል በሃንስ አልፍቨን እና በኒኮላይ ሄርሎፍሰን የተተነበየው እ.ኤ.አ. በ1950 ዓ.ም. የፀሐይ ፍንጣሪዎች ቅንጣቶችን ያፋጥናሉበ1948 በአር.ጂዮቫኖሊ እንደቀረበው እና በ1952 በፒዲንግተን በትችት እንደተገለጸው በዚህ መንገድ የሚለቁት።
Space
Supermassive black holes (Spermassive black holes) ionዎችን በስበት ፍጥነት በሚያፋጥኑ ጄቶች በመግፋት የሲንክሮሮን ጨረራ ለመፍጠር ታቅዷል። በሜሴየር 87 ውስጥ ካሉት ውስጥ በጣም ቅርብ የሆኑት ጄቶች ከፕላኔታችን ክፈፎች በ 6 × s (በብርሃን ፍጥነት በስድስት እጥፍ) ድግግሞሽ የሚንቀሳቀሱ ሱፐርሚናል ምልክቶች በ Hubble ቴሌስኮፕ ተለይተዋል ። ይህ ክስተት የሚከሰተው ጄቶች ወደ ብርሃን ፍጥነት በጣም ቅርብ እና በተመልካች ዘንድ በጣም ትንሽ በሆነ አንግል በመጓዝ ነው። ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸው ጄቶች በመንገዳቸው ላይ በየቦታው ብርሃን ስለሚፈነጥቁ የሚያወጡት ብርሃን ወደ ተመልካቹ በፍጥነት አይቀርብም። በመቶዎች ለሚቆጠሩ ዓመታት የጉዞ ብርሃን የሚፈነጥቀው ብርሃን በአጭር ጊዜ (አሥር ወይም ሃያ ዓመታት) ለተመልካች ይደርሳል። በዚህ ክስተት ልዩ የንፅፅር ጽንሰ-ሀሳብ ጥሰት የለም።
ከኔቡላ የሚወጣ ጋማ ጨረራ ከኔቡላ እስከ ≧25 ጂኤቪ ብሩህነት በቅርብ ጊዜ ተገኝቷል፣ይህም ምናልባት በ pulsar ዙሪያ ባለው ኃይለኛ መግነጢሳዊ መስክ ውስጥ በተያዙ ኤሌክትሮኖች ሲንክሮሮን ልቀት ምክንያት ነው። የሲንክሮሮን ልቀት አስፈላጊ የሆነበት የስነ ፈለክ ምንጮች ክፍል የ pulsar wind nebulae ወይም ፕሊየንስ ሲሆኑ ከእነዚህም ውስጥ ክራብ ኔቡላ እና ተጓዳኝ pulsar ጥንታዊ ናቸው።በክራብ ኔቡላ ውስጥ ያለው ፖላራይዜሽን በ0.1 እና 1.0 ሜቮ መካከል ያለው ሃይል የተለመደ የሲንክሮሮን ጨረር ነው።
በአጭሩ ስለ ስሌት እና ግጭቶች
በዚህ ርዕሰ ጉዳይ ላይ ባሉ እኩልታዎች፣ ልዩ ቃላት ወይም እሴቶች ብዙ ጊዜ ይፃፋሉ፣ ይህም የፍጥነት መስክ የሚባሉትን ቅንጣቶች ያመለክታሉ። እነዚህ ቃላቶች የእንቅስቃሴው ዜሮ ወይም ቋሚ የፍጥነት አካል ተግባር የሆነውን የንጥሉ የማይንቀሳቀስ መስክ ውጤት ይወክላሉ። በተቃራኒው የሁለተኛው ቃል ከምንጩ ያለው ርቀት የመጀመሪያው ሃይል ተገላቢጦሽ ሆኖ ይወድቃል እና አንዳንድ ቃላት የፍጥነት መስክ ወይም የጨረር መስክ ይባላሉ ምክንያቱም ከክፍያ መፋጠን የተነሳ የመስክ አካላት ናቸው (የፍጥነት ለውጥ)።
በመሆኑም የጨረር ሃይል ልክ እንደ አራተኛው ሃይል ሃይል ይመዘናል። ይህ ጨረር የኤሌክትሮን-ፖዚትሮን ክብ ግጭትን ኃይል ይገድባል። በተለምዶ፣ የፕሮቶን ግጭቶች በምትኩ በከፍተኛው መግነጢሳዊ መስክ የተገደቡ ናቸው። ስለዚህ፡ ለምሳሌ፡ Large Hadron Collider የፕሮቶን ብዛት ከኤሌክትሮን 2000 እጥፍ ቢበልጥም የጅምላ ሃይል ማእከል ከማንኛውም ቅንጣት አፋጣኝ በ70 እጥፍ ይበልጣል።
ተርሚኖሎጂ
የተለያዩ የሳይንስ ዘርፎች ብዙ ጊዜ የተለያዩ ቃላትን የመግለፅ መንገዶች አሏቸው። እንደ አለመታደል ሆኖ በኤክስሬይ መስክ በርካታ ቃላት ማለት እንደ "ጨረር" ተመሳሳይ ነገር ነው. አንዳንድ ደራሲዎች "ብሩህነት" የሚለውን ቃል ይጠቀማሉ, እሱም በአንድ ወቅት የፎቶሜትሪክ ብሩህነት ለማመልከት ያገለግል ነበር, ወይም በስህተት ጥቅም ላይ የዋለው ለ.የሬዲዮሜትሪክ ጨረር ስያሜዎች. ጥንካሬ ማለት በአንድ ክፍል አካባቢ የሃይል ጥግግት ማለት ሲሆን ለኤክስሬይ ምንጮች ግን ብዙ ጊዜ ብሩህነት ማለት ነው።
የመከሰት ዘዴ
ሲንክሮትሮን ጨረራ በተፋጣሪዎች ውስጥ ሊከሰት ወይም እንደ ያልተጠበቀ ስህተት፣ በክፍልፋይ ፊዚክስ አውድ ውስጥ ያልተፈለገ የኢነርጂ ኪሳራ ሊያስከትል ወይም ለብዙ የላብራቶሪ አፕሊኬሽኖች ሆን ተብሎ የተነደፈ የጨረር ምንጭ ነው። ብዙውን ጊዜ በጊጋኤሌክትሮንቮልት ክልል ውስጥ የሚገኘውን የመጨረሻውን ኃይል ለመድረስ ኤሌክትሮኖች በበርካታ ደረጃዎች ወደ ከፍተኛ ፍጥነት ይጣደፋሉ። ኤሌክትሮኖች በጠንካራ መግነጢሳዊ መስኮች በተዘጋ መንገድ ለመንቀሳቀስ ይገደዳሉ. ከሬዲዮ አንቴና ጋር ተመሳሳይ ነው, ነገር ግን በዶፕለር ተጽእኖ ምክንያት አንጻራዊ ፍጥነቱ የታየውን ድግግሞሽ በሚቀይር ልዩነት. አንጻራዊ የሎረንትዝ መኮማተር በጊጋኸርትዝ ድግግሞሽ ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል፣በዚህም ኤሌክትሮኖችን ወደ ኤክስ ሬይ ክልል ውስጥ በሚያፋጥን በሚያስተጋባ ክፍተት ውስጥ በማባዛት። ሌላው አስደናቂ የአንፃራዊነት ተፅእኖ የጨረር ንድፍ ከአንፃራዊነት ካልሆኑ ፅንሰ-ሀሳብ ከሚጠበቀው የአይዞሮፒክ ዲፖል ንድፍ ወደ እጅግ በጣም ወደሚመራ የጨረራ ሾጣጣ ማዛባቱ ነው። ይህ የሲንክሮሮን ጨረር ስርጭት ኤክስሬይ ለመፍጠር ምርጡ መንገድ ያደርገዋል። የጠፍጣፋ አከሌሬሽን ጂኦሜትሪ ጨረሩ በኦሮቢቱ አውሮፕላን ውስጥ ሲታይ ቀጥታ ፖላራይዝድ ያደርገዋል እና ወደዚህ አውሮፕላን ትንሽ አንግል ሲታይ ክብ ቅርጽ ያለው ፖላራይዜሽን ይፈጥራል።
የተለያዩ አጠቃቀም
የአጠቃቀም ጥቅሞችየሲንክሮትሮን ጨረሮች ለ spectroscopy እና diffraction ከ 1960 ዎቹ እና 1970 ዎቹ ጀምሮ በማደግ ላይ ባለው የሳይንስ ማህበረሰብ ተተግብረዋል ። መጀመሪያ ላይ, ለቅንጥ ፊዚክስ አፋጣኝ ተፈጥረዋል. "ፓራሲቲክ ሁነታ" የሲንክሮሮን ጨረሮችን ተጠቅሟል፣ የታጠፈውን መግነጢሳዊ ጨረራ በጨረር ቱቦዎች ላይ ተጨማሪ ቀዳዳዎችን በመቆፈር ማውጣት ነበረበት። የመጀመሪያው የማጠራቀሚያ ቀለበት እንደ ሲንክሮትሮን ብርሃን ምንጭ አስተዋወቀ ታንታሉስ ሲሆን ለመጀመሪያ ጊዜ የተጀመረው በ1968 ነው። የፍጥነት መቆጣጠሪያው ጨረሩ እየጠነከረ ሲሄድ እና አፕሊኬሽኖቹ የበለጠ ተስፋ ሰጪ ሲሆኑ፣ ጥንካሬውን የሚያሻሽሉ መሳሪያዎች በነባር ቀለበቶች ውስጥ ተገንብተዋል። የሲንክሮትሮን የጨረር ስርጭት ዘዴ ተዘጋጅቶ ከፍተኛ ጥራት ያለው ኤክስሬይ ለማግኘት ገና ከመጀመሪያው ተመቻችቷል። የአራተኛ ትውልድ ምንጮች እየታሰቡ ነው፣ እነዚህም እጅግ በጣም አስደናቂ፣ ቀልደኛ፣ ጊዜ የተሰጣቸው መዋቅራዊ ኤክስሬይ እጅግ በጣም ለሚፈልጉ እና ምናልባትም ገና ያልተፈጠሩ ሙከራዎችን ለመፍጠር የተለያዩ ፅንሰ ሀሳቦችን ያካትታል።
የመጀመሪያ መሣሪያዎች
በመጀመሪያው ይህንን ጨረራ ለማመንጨት በፍጥነት ላይ ያሉ ኤሌክትሮማግኔቶችን በማጣመም ጥቅም ላይ ውለው ነበር፣ነገር ግን ሌሎች ልዩ መሳሪያዎች፣ማስገቢያ መሳሪያዎች፣አንዳንድ ጊዜ የበለጠ ጠንካራ የመብራት ውጤት ለመፍጠር ያገለግሉ ነበር። የሲንክሮሮን የጨረር ስርጭት (የሶስተኛ ትውልድ) ዘዴዎች ብዙውን ጊዜ በመነሻ መሳሪያዎች ላይ የተመሰረቱ ናቸው, የማጠራቀሚያው ቀለበት ቀጥታ ክፍሎች በየጊዜው ይዘዋል.ኤሌክትሮኖች በ sinusoidal ወይም spiral መንገድ ላይ እንዲንቀሳቀሱ የሚያደርጉ መግነጢሳዊ መዋቅሮች (በተለዋዋጭ N እና S ምሰሶዎች መልክ ብዙ ማግኔቶችን የያዙ)። ስለዚህ፣ ከአንድ መታጠፍ ይልቅ፣ በትክክል በተሰሉ ቦታዎች ላይ ብዙ አስር ወይም በመቶዎች የሚቆጠሩ “ሽክርክሪቶች” የጨረራውን አጠቃላይ ጥንካሬ ይጨምራሉ ወይም ያባዛሉ። እነዚህ መሳሪያዎች wigglers ወይም undulators ይባላሉ። በኦንዱሌተር እና በዊግለር መካከል ያለው ዋነኛው ልዩነት የመግነጢሳዊ መስኩ ጥንካሬ እና ከኤሌክትሮኖች ቀጥተኛ መንገድ ያለው ልዩነት ስፋት ነው። እነዚህ ሁሉ መሳሪያዎች እና ስልቶች አሁን በሲንክሮሮን ራዲየሽን (USA) ማእከል ተቀምጠዋል።
ኤክስትራክሽን
ማጠራቀሚያው ቅንጣቶች ከጨረር ዳራ እንዲወጡ እና የጨረራውን መስመር ወደ ሞካሪው የቫኩም ክፍል እንዲከተሉ የሚያስችሉ ቀዳዳዎች አሉት። ብዙ ቁጥር ያላቸው እንደዚህ ያሉ ጨረሮች ከዘመናዊ የሶስተኛ ትውልድ ሲንክሮሮን ጨረር መሣሪያዎች ሊመጡ ይችላሉ።
ኤሌክትሮኖች ከትክክለኛው አፋጣኝ ወጥተው በረዳት እጅግ ከፍ ባለ ቫክዩም ማግኔቲክ ማከማቻ ውስጥ ይከማቻሉ፣ከሚወጡበት (እና ሊባዙ የሚችሉበት) ብዙ ጊዜ። ቀለበቱ ውስጥ ያሉት ማግኔቶች የኤሌክትሮኖችን ዘለላዎች ለማጥፋት ከሚሞክሩት "Coulomb Forces" (ወይም በቀላል የቦታ ክፍያዎች) ላይ ጨረሩን ደጋግመው መጫን አለባቸው። የአቅጣጫ ለውጥ የፍጥነት አይነት ነው፣ ምክንያቱም ኤሌክትሮኖች በከፍተኛ ሃይል እና በከፍተኛ የፍጥነት ፍጥነት በንጥል ማፍጠኛ ውስጥ ጨረር ስለሚለቁ። እንደ ደንቡ፣ የሲንክሮሮን ጨረሮች ብሩህነት በተመሳሳይ ፍጥነት ይወሰናል።
