This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
കോസ്മോട്രോണ്‍
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
കോസ്മോട്രോണ്‍
അണുകേന്ദ്രത്തെ ഭേദിക്കുന്നതിനുള്ള ഊര്‍ജം പ്രോട്ടോണിനു പ്രദാനം ചെയ്യുന്നതിനായി ബ്രൂക്ഹേവനിലെ ദേശീയ ലബോറട്ടറി 1952-ല്‍ നിര്‍മാണം പൂര്‍ത്തിയാക്കിയ കണികാത്വരിത്രം. ഒരണുവിന്റെ കേന്ദ്രത്തില്‍ പ്രവേശിക്കുന്നതിന് പ്രോട്ടോണിനു 1000 മെഗാ ഇലക്ട്രോണ്‍ വോള്‍ട്ടോ (1000 Mev അഥവാ 1 Gev) അതില്‍ ക്കൂടുതലോ ഊര്‍ജം വഹിക്കുന്ന ധനാത്മകമായ അയോണുകള്‍ ആവശ്യമാണ്. വേണ്ടത്ര ഊര്‍ജമുള്ള പ്രോട്ടോണിന് അണുകേന്ദ്രത്തെ ഭേദിക്കുന്നതിനു കഴിയും. എന്നാല്‍ പ്രോട്ടോണിനു വര്‍ധിച്ച ഊര്‍ജം പ്രദാനം ചെയ്യുന്നതിന് സിന്‍ക്രോസൈക്ളോട്രോണ്‍ എന്ന സംവിധാനം ഉപയോഗിക്കുന്നതില്‍ ഒരു വൈഷമ്യം ഉണ്ട്. വൃത്തീയപഥത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്ന പ്രോട്ടോണിന്റെ പ്രവേഗം വര്‍ധിക്കുമ്പോള്‍ അതു കൂടുതല്‍ കൂടുതല്‍ വ്യാസമുള്ള സര്‍പ്പില പഥത്തിലൂടെ മാറി സഞ്ചരിക്കും. അപ്പോഴും സഞ്ചാരം കാന്തികക്ഷേത്രത്തില്‍ ആയിരിക്കേണ്ടതിനാല്‍ വലിയ വ്യാസമുള്ള കാന്തം ഉപയോഗിക്കേണ്ടി വരും. ഉദാ. ബെര്‍ക്ലി സൈക്ലോട്രോണിന്റെ കാന്തത്തിന് 3700 ടണ്‍ ഉരുക്കും 300 ടണ്‍ ചെമ്പും ആവശ്യമായിവന്നു. കാന്തത്തിനുവേണ്ടി ഉപയോഗിച്ച വിദ്യുച്ഛക്തിയുടെ ചെലവും ഭീമമായിരുന്നു. ഈ വിധത്തിലുള്ള ബുദ്ധിമുട്ടുകളും വന്‍ചെലവുകളും ഒരളവുവരെ പരിഹരിക്കാനാവുന്ന ഒരു സംവിധാനമാണ് പ്രോട്ടോണ്‍ സിന്‍ക്രോട്രോണിനുള്ളത്. കോസ്മിക രശ്മികളില്‍ കാണുന്നതുപോലെ അത്യധികം ഊര്‍ജം അടങ്ങിയിട്ടുള്ള അയോണുകളെ സൃഷ്ടിക്കാന്‍ ഈ സിന്‍ക്രോട്രോണിനു കഴിവുള്ളതുകൊണ്ട് ഇതിന് 'കോസ്മോട്രോണ്‍' എന്ന പേര് അന്വര്‍ഥമാണ്.
കോസ്മോട്രോണിന്റെ ഘടന ചിത്രത്തില്‍ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇതില്‍ പ്രോട്ടോണുകള്‍ 'ഓട്ടക്കളപ്പാത' (Race track) യുടെ ആകൃതിയിലുള്ള ഒരു കുഴല്‍ വളയത്തിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുന്നു. മറ്റു അണുക്കളുമായി കൂട്ടിമുട്ടി ഇവയുടെ ഊര്‍ജം നഷ്ടപ്പെടാതിരിക്കാന്‍ കുഴല്‍ നിര്‍വാത (2 x 10-5 ടോര്‍; = 1 മി.മീ. രസം)മാക്കിയിരിക്കും. കുഴലിനു നാലു വളഞ്ഞ/വക്ര ഭാഗങ്ങളും (ഏകദേശം 9 മീ. വ്യാസാര്‍ധം) അവയ്ക്കിടയില്‍ നാലു നേര്‍ഭാഗങ്ങളും (നീളം 3 മീ.) ഉണ്ട്. വളഞ്ഞ ഭാഗങ്ങളിലെ കുഴലിനെ U ആകൃതിയിലുള്ള വിദ്യുത്കാന്തങ്ങള്‍ ആവരണം ചെയ്തിരിക്കുന്നു. വാന്‍ഡിഗ്രാഫ് യന്ത്രമോ രേഖീയ ത്വരിത്രമോ(linear accelerator) ഉപയോഗിച്ച് ഒരുപോലെ പ്രവേഗം വര്‍ധിപ്പിച്ചിട്ടുള്ള പ്രോട്ടോണുകളെ A യില്‍ കൂടെ കുഴലില്‍ കടത്തുന്നു. നിയന്ത്രിതമായ കാന്തികക്ഷേത്രം ഈ പ്രോട്ടോണുകളെ കുഴലിന്റെ ഉള്ളിലൂടെ നയിക്കുന്നു. പ്രോട്ടോണ്‍ D ഭാഗത്ത് എത്തുമ്പോള്‍ അവിടെയുള്ള റേഡിയോ ആവൃത്തി ഓസിലേറ്റര്‍ സൃഷ്ടിക്കുന്ന വിദ്യുത്ക്ഷേത്രം പ്രോട്ടോണിന്റെ ചലനത്തിന് ത്വരണം നല്‍കി അതിന്റെ പ്രവേഗം വര്‍ധിപ്പിക്കുന്നു. ഈ ഓസിലേറ്ററിന് 350 KHZ മുതല്‍ 4100 KHZ വരെ ക്രമീകരിക്കാവുന്ന ആവൃത്തി ഉണ്ടായിരിക്കും. പ്രോട്ടോണിന്റെ പ്രവേഗം കൂടുന്നതനുസരിച്ച് ഓസിലേറ്ററിന്റെ ആവൃത്തിയും കൂടുന്നതുകൊണ്ട് ഓരോ പ്രാവശ്യവും പ്രോട്ടോണ്‍ D യില്‍ വരുമ്പോള്‍ വിദ്യുത്ക്ഷേത്രം പ്രോട്ടോണിന്റെ ഗതി ത്വരിതപ്പെടുത്തും. അപ്പോഴും പ്രോട്ടോണ്‍ കുഴലിലൂടെ നിര്‍ബാധം സഞ്ചരിക്കേണ്ടതിനായി കാന്തശക്തിയും കൂട്ടിക്കൊണ്ടിരിക്കും. പ്രോട്ടോണിന്റെ പ്രവേഗ വര്‍ധനവിനനുസരിച്ച് ഓസിലേറ്ററിന്റെ ആവൃത്തിയും കാന്തശക്തിയും ക്രമമായി വര്‍ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കും. ഇക്കാരണംകൊണ്ട് ഈ പ്രോട്ടോണ്‍ ത്വരിത്രത്തിന് സിന്‍ക്രോട്രോണ്‍ എന്ന പേരും അന്വര്‍ഥമാകുന്നു.
കാന്തം ഒരു സെക്കന്‍ഡുകൊണ്ട് അതിന്റെ പരമാവധി ശക്തിയില്‍ (1.4 ടെസ് ല) എത്തും. ഇതിനുവേണ്ട വിദ്യുദ്ധാരയുടെ അളവ് 7,000 ആംപിയര്‍ വരെ ഉയരേണ്ടിവരും. ഈ സമയ അളവില്‍ പ്രോട്ടോണ്‍ ഏകദേശം 30 ലക്ഷം പ്രദക്ഷിണം നടത്തുകയും 2,08,000 കി.മീ.ഓളം ദൂരം കുഴലിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുകയും ചെയ്തിരിക്കും. അതിനുശേഷം കാന്തശക്തി ഒരു സെക്കന്‍ഡുകൊണ്ട് കുറഞ്ഞ് ഇല്ലാതാകുന്നു. പിന്നീട് കാന്തം തണുക്കുന്നതിനായി അതു മൂന്നു സെക്കന്‍ഡോളം പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നില്ല. കാന്തത്തിനുവേണ്ട വിദ്യുച്ഛക്തി ഉദ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് 40,000 കിലോ വാട്ട് ശക്തിയുള്ള ഒരു മോട്ടോര്‍-ഡയനാമോ ആണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഓരോ പ്രാവശ്യവും വൈദ്യുതി നിര്‍ത്തുമ്പോള്‍ കാന്തത്തില്‍ അവശേഷിക്കുന്ന ഊര്‍ജത്തെ യന്ത്രത്തിലേക്കു തിരിച്ചുവിടുകയും യന്ത്രത്തിന്റെ ഗതിപാലകചക്രത്തില്‍ ആ ഊര്‍ജം ശേഖരിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.
ആവശ്യത്തിനു വേണ്ട ഊര്‍ജം പ്രോട്ടോണുകള്‍ സംഭരിച്ചുകഴിയുമ്പോള്‍ അവയെ ലക്ഷ്യത്തിലേക്കോ ഒരു 'കാന്തഡിഫ്ളക്ടര്‍' ഉപയോഗിച്ച് പുറത്തേക്കോ നയിക്കുന്നു.
കോസ്മോട്രോണില്‍ നിന്നു പുറപ്പെടാവുന്ന അപകടകാരിയായ വികിരണം തടയുവാന്‍ 2.5 മീ. കട്ടിയുള്ള കോണ്‍ക്രീറ്റ് ഭിത്തിക്കുള്ളിലായിരിക്കണം കോസ്മോട്രോണ്‍ സ്ഥാപിക്കേണ്ടത്.
ബ്രൂക്ഹേവനിലെ കോസ്മോട്രോണിന് പ്രോട്ടോണില്‍ സൃഷ്ടിക്കാവുന്നതിന്റെ പല മടങ്ങ് ഊര്‍ജം സൃഷ്ടിക്കുവാന്‍ കഴിയുന്ന യന്ത്രങ്ങള്‍ പില്ക്കാലത്ത് നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. ഇപ്രകാരം വര്‍ധിച്ച ഊര്‍ജം സംഭരിച്ചിട്ടുള്ള പ്രോട്ടോണുകള്‍ അവയുടെ ലക്ഷ്യമായ അണുകേന്ദ്രങ്ങള്‍ ഭേദിച്ചുകടന്നു നിരവധി മിസോണുകളെയും ആന്റിപ്രോട്ടോണുകളെത്തന്നെയും ഉത്പാദിപ്പിക്കുവാന്‍ പര്യാപ്തമാണ്. ഇപ്പോള്‍ ജനേവയില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറിന് 7 Tve (7000 Gev) ഊര്‍ജമുള്ള പ്രോട്ടോണുകളെ സൃഷ്ടിക്കാനാകും.
(പ്രൊഫ. ടി.ബി. തോമസ്)
