Waarom versnellen magnetische velden deeltjes niet in een lineaire versneller?

Magnetische velden versnellen deeltjes niet in een lineaire deeltjesversneller omdat de Lorentzkracht, die op geladen deeltjes in een magnetisch veld werkt, altijd loodrecht staat op de bewegingsrichting van het deeltje.

Dit betekent dat de Lorentzkracht geen arbeid verricht op het deeltje. Arbeid wordt alleen verricht als een kracht een component heeft in de richting van de verplaatsing. Omdat de Lorentzkracht haaks staat op de beweging, verandert de kinetische energie van het deeltje niet. Als de kinetische energie constant blijft, verandert ook de snelheid van het deeltje niet. De Lorentzkracht verandert dus alleen de richting van de beweging van het deeltje, niet de snelheid.

De formule voor de Lorentzkracht is: $F_L = qvB \sin(\alpha)$ Waarbij:

• $F_L$ de Lorentzkracht is (in Newton, N)
• $q$ de lading van het deeltje is (in Coulomb, C)
• $v$ de snelheid van het deeltje is (in meter per seconde, m/s)
• $B$ de sterkte van het magnetisch veld is (in Tesla, T)
• $\alpha$ de hoek is tussen de bewegingsrichting van het deeltje en de richting van het magnetisch veld

In een lineaire deeltjesversneller hebben magnetische velden een andere, cruciale functie:

• Focussen: Magnetische velden, vaak in de vorm van magnetische lenzen, houden de deeltjesbundel smal en voorkomen dat deze uitwaaiert. Dit is essentieel om de deeltjes nauwkeurig naar hun doel te leiden.
• Sturen: Kleine afwijkingen in de baan van de deeltjes kunnen worden gecorrigeerd door magnetische velden, zodat de deeltjes precies de gewenste lineaire route volgen.

De primaire taak van het versnellen van de deeltjes in een lineaire deeltjesversneller ligt bij de elektrische velden, die zich bevinden in de ruimtes tussen de geleidende buizen. De magnetische velden zijn er om de deeltjes te controleren en te geleiden, zonder hun snelheid te veranderen.