السيكلوترون ( Cyclotron )

السَّيكُلوترون جهاز يعجل الجسيمات الذّرية المشحونة كهربائياً إلى طاقات عليا. وهو نوع من معجلات الجسيمات يجعل الجسيمات تتحرك في دائرة محددة. ويُسرع السَّيكلوترون الجسيمات التي تتراوح كتلتها ما بين كتلة البروتون وكتلة النواة الثقيلة. وتبلغ معظمها طاقات تتراوح ما بين عشرة و50 مليون إلكترون فولت، ويصل القليل منها إلى طاقات أعلى.

تتحرك الجسيمات داخل السيكلوترون ـ في غرفة مفرغة بين قطبين كهرومغنطيسيين قويين. ويولد المغنطيس الكهربائي مجالاً كهربائيًا يجبر الجسيمات على أن تتحرك في مسار دائري. وتحتوي الغرفة المفرَّغة أيضًا على قطبين كهربائيين شبيهين بحرف D الإنجليزية، وبينهما فُرجة. ويطبق مجال كهربائي متردد داخل هذه الفرجة. ويؤثر على الشحنة الكهربائية للجسيمات ويعطيها دفعة كلما مرت عبر الفرجة. ونتيجة لذلك تزداد سرعة الجسيمات تدريجيًا وتتبع مساراً دائريًا يتناسب قطره مع سرعتها. وهكذا تتخذ الجسيمات مدارًا حلزونيًا، يتباعد إلى الخارج. وعندما تقترب الجسيمات من حافة المجال المغنطيسي، فإنها تكون في سرعتها القصوى. وتوجه بعد ذلك نحو هدف ما، أو تقدف من الجهاز في شكل حزمة جسيمات.

اخترع السيكلوترون الفيزيائي الأمريكي إرنست لورنس عام 1930م، ونال عن اختراعه جائزة نوبل للفيزياء لعام 1939م. اختُرع السيكلوترون أساسًا لاستخدامه في دراسة التركيب النووي إلا أنه يؤدي اليوم عدة وظائف. وتستطيع بعض السيكلوترونات التي أُنشئت حديثًا أن تُسرِّع النوى الذرية لأيٍّ من العناصر، التي توجد طبيعيًا في باطن الأرض، أو على سطحها.