Skip to ContentSkip to Navigation
KVI - Center for Advanced Radiation TechnologyOnderzoek en onderwijsVersneller- en stralingsfysica

Wat vragen en antwoorden over de versneller

De volgende vragen en antwoorden zijn uit een correspondentie tussen een scholier en een van de versnellerwetenschappers van het KVI:

Waar haalt het KVI al zijn elektriciteit vandaan die AGOR verbruikt?

De Universiteit, en daarmee ook het KVI, is grootverbruiker bij Essent. We krijgen daardoor wel een goedkoper tarief dan gewone huishoudens, maar de elektra komt gewoon van het net. We hebben gekeken of we voor noodgevallen (stroomstoringen) een eigen aggregaat zouden installeren, maar ons verbruik is zo hoog (500 kW minimaal), dat dit niet uit kon.

Als de versneller aan het versnellen is versnelt hij dan één ion per keer?

We kunnen heel veel ionen tegelijk versnellen, die draaien in groepjes (bunches) rond in de machine. Hun totale verblijftijd is een paar micro-seconden (miljoenste van een seconde). Het grootste aantal deeltjes dat we tegelijkertijd in de machine hebben is enkele tientallen miljoenen deeltjes tegelijk. We kunnen ook hele lage intensiteiten versnellen, tot iets van 1 deeltje per seconde, zodat de machine de grootste deel van de tijd leeg is.

Wat doet het KVI met de ionen die uit de AGOR schieten?

We hebben verschillende 'gebruikers'. De deeltjes komen uit AGOR via een luchtledige buis met magnetische lenzen er omheen om de deeltjes bij elkaar te houden. Met behulp van magneten kunnen we de bundel deeltjes ook sturen, en op die manier naar verschillende opstellingen sturen. In deze opstellingen kunnen botsingen tussen versnelde deeltjes en een trefplaatje of materiaal in een gascel worden bestudeerd. Dit is wat meestal gebeurd in de kernfysica experimenten. De gebruikte opstellingen zijn vaak erg groot, zoals BINA, Plastic Ball en de BBS.

Sinds een paar jaar is er ook een opstelling waarbij, met behulp van de versnelde deeltjes, nieuwe radioactieve kernen worden gemaakt. Dit zijn kernen die niet in de natuur voorkomen omdat ze gemiddeld maar heel kort bestaan (typisch enkele micro seconden tot enkele minuten) en alleen bij hoge energien gemaakt kunnen worden, bijvoorbeeld in een exploderende ster, een supernova. Om deze kernen te kunnen bestuderen, moet je ze dus eerst maken en 'vangen'. Dit gebeurt met de TRImP opstelling. Een derde groep klanten gebruikt de deeltjes om te kijken naar het effect van deeltjes straling op weefsel (Medisch Biologisch onderzoek voor kanker therapie) of materialen uit de ruimtevaart (electronika en detectoren die buiten de dampkring aan de zonnewind worden blootgesteld). Hiervoor worden meestal protonen, waterstof kernen gebruikt. Deze experimenten gebeuren in de 'Multi User Facility', welke net binnen de experimenteer hal verhuisd is.

Ook materiaalkundig onderzoek naar het effect van deeltjes straling kan met bundels uit AGOR worden gedaan. Dit is een onderdeel van onze activiteiten wat we momenteel aan het opbouwen zijn, en waarvoor een nieuwe opstelling wordt ontworpen.

Hoe onderzoekt het KVI de deeltjes (ze zijn zo ongelofelijk klein)?

Je kunt de deeltjes niet zien doordat ze licht weerkaatsen, want daarvoor zijn ze te klein. Je moet dus iets anders aan de deeltjes verstrooien. Voor atomen en moleculen kun je dit met elektronen doen, met een zogenaamde elektronen microscoop. Voor kernen heb je zwaardere snelle deeltjes nodig om te verstrooien. Dit doe je dan met andere atoomkernen. Je schiet met een bundel atoomkernen, bijvoorbeeld waterstofkernen, op het materiaal waarvan je de kernen wilt bekijken. De kernen nemen maar heel weinig ruimte in beslag, vergelijkbaar met de Zon in ons hele zonnestelsel, dus de meeste deeltje vliegen gewoon rechtdoor zonder iets te raken. Uit het aantal van de wel verstrooide deeltjes krijg je informatie over de grootte van de kern, en de verdeling over de verschillende hoeken krijg je informatie over de vorm van de kern. We hebben een demonstratie van dit effect met metalen kogeltjes die op verschillende blokjes worden geschoten. Om dus iets te zeggen over de afmetingen en vorm van de kern moet je de verstrooide deeltje meten. Hiervoor worden allerlei verschillende detectoren gebruikt, die allemaal met elkaar gemeen hebben dat je zo nauwkeurig mogelijk de positie en snelheid (energie) van alle verstrooide kernen probeert te meten.

In de versneller en de bundellijnen kunnen we de deeltje meten omdat ze positief elektrisch geladen zijn. Ze gedragen zich hierdoor net zo als een elektrische stroom, en die kun je meten met bijvoorbeeld een stroommeter (ampere meter). Om dit te kunnen meten heb je wel voldoende deeltjes nodig; als we tenminste een miljard deeltjes per seconde versnellen kunnen we die stroom goed meten. Hiervoor staan op allerlei plekken stroom meters die in de bundel deeltjes kunnen worden geplaatst en de bundel tijdelijk onderscheppen. Sommige meten alleen de totale stroom (Faraday Cup), en anderen meten ook de positie (harpen).

En wat is er al ontdekt met deeltjes versnellers?

Dit is een beetje een moeilijke vraag, want bijna alle ontdekkingen die gedaan zijn, zijn ontdekkingen in de kernfysica. In het dagelijks leven merk je weinig van deze ontdekkingen, want ze zijn vooral belangrijk voor ons begrip van de sterke en zwakke wisselwerking, twee krachten die alleen een rol spelen op een schaal kleiner dan het atoom. De sterke en zwakke wisselwerking zijn twee van de vier krachten in de natuur; de andere twee zijn de zwaartekracht die ons op de aarde houdt en de elektromagnetische kracht die elektronen in atomen houdt. Begrip van deze wisselwerking is dus wel belangrijk voor ons begrip van de natuurkunde.

Een medische toepassing die van oorsprong uit kernfysica laboratoria zoals het KVI komt, is de zogenaamde PET scanner. PET staat voor positron emission tomography; dit is een beeldvormings techniek waarbij de radioactiviteit van positronen, antielectronen, gebruikt wordt om naar de werking van organen binnen in het menselijk lichaam te kunnen kijken. Een PET-scanner, met een klein cyclotron voor het produceren van de radioactieve materialen, staat op het academisch medisch centrum Groningen (UMCG).

Laatst gewijzigd:28 januari 2014 12:03