SCIENCE 3D | 로런스의 사이클로트론 실험 (1931)

무슨 일이 일어났나

1931 년 로런스의 사이클로트론은 지름 5 인치(0.127 m) 가속 상자 안에서 수소 이온(양성자)을 80,000 eV 까지 빠르게 했습니다(로런스 버클리 국립 연구소 · APS).

자기장은 양성자를 원으로 돌리고, 두 반달 상자 사이 틈의 전압은 양성자가 지날 때마다 밀어 줍니다. 빨라질수록 원이 커지지만 한 바퀴 시간은 그대로라, 일정한 박자의 전압으로 계속 밀 수 있습니다.

시뮬레이터에서 반지름 6.35 cm(지름 5 인치) 상자에 0.68 T · 틈 전압 2 kV 를 걸면, 박자 10.4 MHz 에 맞춰 양성자가 20 바퀴를 돌고 79.9 keV 로 밖에 나옵니다 — 1931 년 숫자와 비슷한 크기입니다(0.68 T 는 시뮬레이터에서 고른 값).

틈 전압을 4 kV 로 두 배 하면 바퀴 수는 9 바퀴로 줄지만, 나올 때 에너지는 73.7 keV 로 크게 달라지지 않습니다. 나오는 에너지는 주로 자기장과 상자 크기가 정합니다.

💡 생활 속 예시

회전목마는 안쪽 말과 바깥쪽 말이 같은 시간에 한 바퀴를 도는데, 사이클로트론의 양성자도 원이 커져도 한 바퀴 시간은 같습니다.
줄넘기를 함께 할 때 줄이 돌아오는 박자에 맞춰 뛰어야 걸리지 않듯, 틈 전압도 양성자가 오는 박자에 맞춰야 합니다.

누가 왜 찾았나

로런스는 1929 년 초 독특한 원형 입자 가속기를 설계했습니다(로런스 버클리 국립 연구소). 1930 년 봄 학생 넬스 에들레프센과 첫 엉성한 장치를 만들었고, 그해 뒤 또 다른 학생 M. 스탠리 리빙스턴의 도움으로 처음 제대로 움직이는 사이클로트론을 만들었습니다. 그때 로런스는 캘리포니아 버클리의 27 살 물리학 교수였습니다(APS).

확인된 값

사이클로트론 발명으로 로런스 (Ernest O. Lawrence) 가 노벨 물리학상을 받은 해: 1939 출처
함께한 사람 — 로런스의 학생 M. 스탠리 리빙스턴 (M. Stanley Livingston): M. Stanley Livingston 출처
로런스는 그때 캘리포니아 버클리의 27 살 물리학 교수: Berkeley, California 출처
로런스가 독특한 원형 입자 가속기를 설계한 때 — 1929 년 초: 1929 출처
첫 엉성한 사이클로트론 — 1930 년 봄, 로런스와 학생 넬스 에들레프센: 1930 출처

로런스의 사이클로트론 실험 (1931)

무슨 일이 일어났나

💡 생활 속 예시

누가 왜 찾았나

확인된 값

교육과정에서는

출처

이어서 보기

같은 단원 · 큰 실험 장치