Fis. - Macchina acceleratrice di particelle,
atta a imprimere elevate energie a particelle pesanti cariche positivamente
quali protoni, deuteroni, particelle α. La macchina è simile al
ciclotrone (V.), ma permette di superare il limite
di energia da esso ottenibile; come nel ciclotrone, le particelle vengono
accelerate in un campo magnetico costante mediante l'azione di un campo
elettrico alternato, però con frequenza variabile. Il funzionamento
è impulsivo, cioè il flusso delle particelle accelerate non
è continuo nel tempo: ogni pacchetto di particelle viene accelerato fino
alla massima energia, per essere poi estratto mediante un campo elettrico
deflettore; solo a questo punto può essere iniziata l'accelerazione di un
altro pacchetto di particelle. La variazione in frequenza della tensione
applicata fra i due elettrodi nel
s. permette di compensare lo sfasamento
delle particelle dovuto a effetti relativistici, che costituisce uno dei limiti
del ciclotrone; quando si raggiungono velocità non trascurabili rispetto
a quella della luce, infatti, si inizia a rilevare un aumento sensibile della
massa delle particelle, che ha come principale effetto uno sfasamento tra il
loro moto di rivoluzione e le oscillazioni del campo elettrico alternato
acceleratore. Il dispositivo regolatore inserito nell'oscillatore fa decrescere
la frequenza in sincronia all'aumento relativistico della massa: in questo modo
ogni fascio di particelle, partito in fase all'origine, sarà sempre in
fase con la tensione di accelerazione, e l'energia impartita alle particelle
può raggiungere valori dell'ordine di qualche centinaio di MeV. Il fascio
di particelle generato dal
s. può essere utilizzato in vari modi,
sia all'interno sia all'esterno della macchina. Se utilizzato all'interno, nella
camera a vuoto viene posto un bersaglio sul quale collidono le particelle,
quando hanno raggiunto la loro massima energia; il bersaglio, colpito dal fascio
di particelle, può a sua volta emettere altre particelle a elevata
energia, quali, ad esempio, un fascio di neutroni o di mesoni. Se, invece,
è utilizzato all'esterno, il fascio viene deviato dall'orbita che esso
compie nella macchina tramite uno schermo elettrostatico, per essere poi guidato
sul bersaglio mediante uno schermo magnetico di costruzione opportuna. Nella
gamma delle macchine acceleratrici di particelle, il
s. occupa un campo
intermedio di energie fra quelle ottenibili con un ciclotrone, eventualmente
AVF, e quelle molto maggiori ottenibili con un sincrotrone: quest'ultima
macchina infatti è l'unica che possa permettere di raggiungere energie
superiori a 1 GeV. Inoltre, mentre esiste una versione del ciclotrone, detta
microtrone, adatta all'accelerazione di elettroni, il
s. è
adatto unicamente all'accelerazione di particelle cariche positivamente. Il
s. viene utilizzato essenzialmente come strumento di ricerca ed,
eventualmente, per la produzione di isotopi radioattivi o nell'analisi chimica
quantitativa in scala ultramicro per l'irraggiamento dei campioni.