Un protone è uno dei mattoni dell'atomo. I protoni, insieme ai neutroni e agli elettroni molto più piccoli, costituiscono gli elementi di base. Quando queste particelle microscopiche vengono focalizzate su un raggio stretto e sparate a velocità estremamente elevate, viene chiamato un raggio di protoni. I fasci di protoni sono cose estremamente utili, sia per i fisici sperimentali che per i medici.

Come vengono creati i raggi del protone

I protoni hanno una carica elettrica positiva. Le cose con cariche opposte si attraggono, mentre le cose con la stessa carica si respingono. Questo è il principio centrale di un acceleratore di particelle: la macchina utilizzata per creare fasci di protoni. I protoni vengono accelerati attraverso un tubo mediante elettromagneti. Quando un protone si trova dietro i magneti, il magnete passa a una carica negativa per tirare il protone verso di esso. Mentre il protone oltrepassa il magnete, la carica viene commutata su positivo, per allontanare il protone da esso, accelerandolo di più. Un'intera fila di protoni in fila crea un raggio di protoni.

Un raggio di protoni può andare quasi alla velocità della luce, ma ci vuole un po 'per far andare le particelle. Un modo per farlo è usare un grosso acceleratore lineare. Gli acceleratori lineari sono cose enormi - fino a 2 miglia di lunghezza.

Un altro modo per farlo è con un acceleratore circolare. Gli acceleratori circolari o i ciclotroni hanno un campo magnetico progettato per piegare il percorso della particella in un cerchio. Un raggio di protoni in un ciclotrone girerà intorno e intorno fino a quando non ottengono abbastanza velocità. Poi verranno sparati al bersaglio.

Applicazioni

I fasci di protoni hanno molte applicazioni utili. Sono spesso usati nella fisica teorica. Gli acceleratori di particelle distruggono i protoni in altri protoni, oltre a neutroni e altre particelle elementari. Quando le particelle si scontrano, gli scienziati misurano le piccole particelle gettate fuori dalla collisione. Cercano di scoprire cose su gluoni, quark e altre particelle di base che formano i protoni.

I raggi di protoni sono anche usati nella radioterapia. I protoni sono attentamente mirati e colpiti da tumori, dove danneggiano il loro DNA e uccidono le cellule tumorali. Questo tipo di terapia fa pochissimo danno al tessuto circostante. A differenza della chirurgia, non richiede il taglio, rendendolo molto più sicuro e meno dannoso per alcuni tipi di tumori. In particolare, i fasci di protoni sono stati molto efficaci nel trattamento di alcuni tipi di cancro agli occhi. In precedenza l'occhio doveva essere rimosso per raggiungere il tumore, ma ora può essere preso di mira dal raggio del protone.