Waarom is er geen elektrisch veld in de buizen van een deeltjesversneller?

Wanneer een geleider in een extern elektrisch veld wordt geplaatst, bewegen de vrije elektronen in de geleider zich. Deze beweging veroorzaakt een scheiding van ladingen binnen de geleider, een proces dat bekend staat als elektrische inductie. Er ontstaat een overschot aan negatieve lading aan de ene kant en een tekort (dus een positieve lading) aan de andere kant. Deze ladingsscheiding creëert een eigen, intern elektrisch veld dat tegengesteld is aan het externe veld. De elektronen blijven bewegen totdat dit interne elektrische veld precies even sterk is als het externe veld, maar in de tegenovergestelde richting. Op dat moment heffen de twee velden elkaar op, waardoor het elektrische veld binnenin de geleider nul is.

Dit principe is van toepassing op de buizen in een lineaire deeltjesversneller. Deze buizen zijn gemaakt van geleidend materiaal. Hierdoor is er binnenin de buizen geen elektrisch veld en is de elektrische potentiaal (spanning) over de hele buis constant.

De versnelling van geladen deeltjes, zoals elektronen, in een lineaire deeltjesversneller vindt plaats in de ruimtes tussen de buizen. In deze ruimtes is wel een elektrisch veld aanwezig dat de deeltjes een duw geeft, waardoor ze sneller gaan. Binnenin de geleidende buizen, waar geen elektrisch veld is, bewegen de deeltjes met een constante snelheid. De buizen zijn verbonden met een wisselspanning, waardoor hun polariteit (positief of negatief) voortdurend verandert. Dit zorgt ervoor dat de deeltjes altijd in de juiste richting worden versneld wanneer ze de ruimte tussen twee buizen passeren. De deeltjes worden niet 'opgenomen' door de buizen; ze worden erdoorheen geleid.

Om een elektrisch veld te creëren, is een verschil in elektrische potentiaal (een spanningsverschil) nodig. Dit kan op verschillende manieren worden bereikt:

• Door geladen objecten in de ruimte te plaatsen.
• Door een spanningsbron, zoals een batterij, te gebruiken om een potentiaalverschil tussen twee geleidende platen te creëren.
• Door een veranderend magnetisch veld, wat leidt tot elektromagnetische inductie.

Isolatoren zijn niet essentieel voor het creëren van een elektrisch veld, maar ze kunnen wel voorkomen dat ladingen wegvloeien.