Ένας διπολικός μαγνήτης είναι ένας μαγνήτης στον οποίο υπάρχουν δύο πόλοι (δηλαδή, Βόρειος και Νότιος πόλος) που σχηματίζουν έναν κλειστό βρόχο πεδίου. Το απλούστερο παράδειγμα ενός διπολικού μαγνήτη είναι ένας μαγνήτης ράβδου. [1]
Διπολικοί μαγνήτες σε επιταχυντές
Σε επιταχυντές σωματιδίων, ένας διπολικός μαγνήτης είναι ο ηλεκτρομαγνήτης που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός ομοιογενούς μαγνητικού πεδίου σε κάποια απόσταση. Η κίνηση σωματιδίων σε αυτό το πεδίο θα είναι κυκλική σε επίπεδο κάθετο προς το πεδίο και γραμμική προς την κατεύθυνση της κίνησης σωματιδίων και ελεύθερη προς την κατεύθυνση ορθογώνια προς αυτό. Έτσι, ένα σωματίδιο που εγχέεται σε διπολικό μαγνήτη θα ταξιδεύει σε κυκλική ή ελικοειδή τροχιά. Προσθέτοντας αρκετά τμήματα από διπολικούς μαγνήτες στο ίδιο επίπεδο, αυξάνεται η ακτινική κάμψης της δέσμης.
Στη φυσική του επιταχυντή, οι διπολικοί μαγνήτες χρησιμοποιούνται για την πραγματοποίηση κάμψεων στην τροχιά σχεδιασμού (ή «τροχιά») των σωματιδίων, όπως στους κυκλικούς επιταχυντές. Άλλες χρήσεις περιλαμβάνουν:
Εισαγωγή σωματιδίων στον επιταχυντή
Εξαγωγή σωματιδίων από τον επιταχυντή
Διόρθωση σφαλμάτων τροχιάς
Παραγωγή ακτινοβολίας συγχροντρόν
Η δύναμη ενός φορτισμένου σωματιδίου σε έναν επιταχυντή σωματιδίων από έναν διπολικό μαγνήτη μπορεί να περιγραφεί από τον νόμο της δύναμης Lorentz, όπου σε ένα φορτισμένο σωματίδιο ασκε
ιται μια δύναμη
\( {\ mathbf {F}} = q {\ mathbf {E}} + q {\ mathbf {v}} \ φορές {\ mathbf {B}} \)
(σε μονάδες SI). Στην περίπτωση ενός διπολικού μαγνήτη επιταχυντή σωματιδίων, η φορτισμένη δέσμη σωματιδίων κάμπτεται μέσω του εγκάρσιου προϊόντος της ταχύτητας του σωματιδίου και του φορέα μαγνητικού πεδίου, με την κατεύθυνση να εξαρτάται επίσης από το φορτίο του σωματιδίου.
Μαγνητικό πεδίο κυλινδρικού διπολικού μαγνήτη με σχεδόν σταθερό πεδίο στο ενδιάμεσο κέντρο.
Το μέγεθος της δύναμης που μπορεί να ασκηθεί σε φορτισμένο σωματίδιο από διπολικό μαγνήτη είναι ένας από τους περιοριστικούς παράγοντες για τους σύγχρονους επιταχυντές πρωτονίων και ιόντων synchrotron και κυκλοτρόνων. Καθώς αυξάνεται η ενέργεια των επιταχυνόμενων σωματιδίων, απαιτούν περισσότερη δύναμη για να αλλάξουν κατεύθυνση, απαιτούνται μεγαλύτερα πεδία Β για την καθοδήγηση. Οι περιορισμοί στην ποσότητα του πεδίου Β που μπορούν να παραχθούν με τους σύγχρονους διπολικούς ηλεκτρομαγνήτες απαιτούν την αύξηση του μεγέθους των σεπιταχυντών (αυξάνοντας έτσι τον αριθμό των διπολικών μαγνητών που χρησιμοποιούνται) για την αντιστάθμιση των αυξήσεων στην ταχύτητα των σωματιδίων. Στο μεγαλύτερο σύγχρονο επιταχυντή, τον Large Hadron Collider, υπάρχουν 1232 κύριοι διπολικοί μαγνήτες (35 τόνους ο καθένας) που χρησιμοποιούνται για την κάμψη της τροχιας της δέσμης σωματιδίων . [2]
Εξαπολικός μαγνήτης (πράσινο χρώμα), διπολικός μαγνήτης (κίτρινο χρώμσ) και τετραπολικός μαγνητης (κόκκινο χρώμα) σε μια σειρά απο μαγνήτες για την παραγωγή ακτινοβολίας σύγχροτρον
Hellenica World - Scientific Library
Από τη ελληνική Βικιπαίδεια http://el.wikipedia.org . Όλα τα κείμενα είναι διαθέσιμα υπό την GNU Free Documentation License