Een proton is een van de bouwstenen van het atoom. Protonen vormen samen met neutronen en veel kleinere elektronen de basiselementen. Wanneer deze microscopisch kleine deeltjes in een smalle straal worden gefocusseerd en met extreem hoge snelheden worden afgeschoten, wordt dit een protonenbundel genoemd. Protonenstralen zijn uiterst nuttige dingen, zowel voor experimentele natuurkundigen als artsen.

Hoe protonbalken worden gemaakt

Protonen hebben een positieve elektrische lading. Dingen met tegengestelde ladingen trekken elkaar aan, terwijl dingen met dezelfde lading afstoten. Dit is het centrale principe in een deeltjesversneller - de machine die wordt gebruikt om protonstralen te maken. De protonen worden versneld door een buis door elektromagneten. Wanneer een proton zich achter de magneten bevindt, wordt de magneet naar een negatieve lading geschakeld om het proton er naar toe te trekken. Terwijl het proton voorbij de magneet snelt, wordt de lading omgeschakeld naar positief, om het proton ervan weg te duwen, waardoor het meer versnelt. Een hele rij protonen op een rij maakt een protonenbundel.

Een protonenbundel kan bijna de lichtsnelheid aan, maar het duurt een tijdje om de deeltjes op gang te krijgen. Een manier om dit te doen is om een ​​grote lineaire versneller te gebruiken. Lineaire versnellers zijn gigantische dingen - tot 2 mijl lang.

Een andere manier om dit te doen is met een cirkelvormige versneller. Circulaire versnellers of cyclotrons hebben een magnetisch veld dat is ontworpen om het pad van het deeltje in een cirkel te buigen. Een bundel protonen in een cyclotron draait rond en rond totdat ze voldoende snelheid krijgen. Vervolgens worden ze op hun doelwit geschoten.

Toepassingen

Protonstralen hebben veel nuttige toepassingen. Ze worden vaak gebruikt in de theoretische natuurkunde. Deeltjesversnellers breken protonen in andere protonen, evenals neutronen en andere elementaire deeltjes. Wanneer de deeltjes botsen, meten de wetenschappers de kleine deeltjes die uit de botsing worden gegooid. Ze proberen dingen te ontdekken over gluonen, quarks en de andere basische deeltjes waaruit protonen bestaan.

Protonenstralen worden ook gebruikt in bestralingstherapie. De protonen worden zorgvuldig gericht en beschoten op tumoren, waar ze hun DNA beschadigen en de kankercellen doden. Dit type therapie doet zeer weinig schade aan het omliggende weefsel. In tegenstelling tot chirurgie hoeft er niet te worden geknipt, waardoor het veiliger en minder schadelijk is voor bepaalde soorten tumoren. In het bijzonder zijn protonenbundels zeer effectief bij het behandelen van bepaalde soorten oogkanker. Eerder moest het oog worden verwijderd om bij de tumor te komen, maar nu kan het worden gericht door de protonenstraal.