Akselerator partikel
Akselerator partikel (akselerator partikel) adalah penggunaan metode buatan menghasilkan partikel bermuatan kecepatan tinggi perangkat. Umum dalam kehidupan sehari-hari ada akselerator partikel yang digunakan dalam tabung televisi sinar katoda dan tabung sinar-X dan fasilitas lainnya. Apakah untuk mengeksplorasi sifat inti dan partikel, struktur internal dan interaksi alat penting dalam produksi industri dan pertanian, kesehatan, ilmu pengetahuan dan teknologi dan aspek lain juga memiliki berbagai penting dan macam aplikasi praktis. Singkat Karena E · Rutherford pada tahun 1919 dari unsur radioaktif alami dari radiasi α ray membombardir atom nitrogen untuk pertama kalinya setelah perubahan unsurunsur buatan, fisikawan menyadari bahwa, untuk memahami inti harus disinkronkan dan penelitian partikel. Ini adalah aplikasi akselerator partikel [1] menemukan bahwa mayoritas elemen transuranic baru dan ribuan sintetik radionuklida buatan baru, pengembangan akselerator energi tinggi telah menyebabkan penemuan, termasuk baryon, meson, lepton dan berbagai resonansi partikel negara, termasuk ratusan partikel. Struktur Struktur akselerator partikel umumnya mencakup tiga bagian utama:
① sumber partikel untuk menyediakan partikel dipercepat yang diperlukan
elektron, positron, proton dan anti-proton dan ion berat dan sebagainya.
② kecepatan sistem vakum, yang memiliki bentuk tertentu mempercepat medan listrik, dan dalam rangka untuk membuat partikel hamburan dari molekul udara di bawah kondisi kecepatan, tingkat tinggi vakum dalam ruang sistem vakum.
③ bimbingan, sistem fokus, dengan bentuk tertentu untuk membimbing dan membatasi medan elektromagnetik balok dipercepat, sehingga medan listrik sepanjang jalur percepatan diterima ditentukan. Semua ini membutuhkan presisi tinggi dan integrasi teknologi canggih dan kerjasama. Indikator kinerja akselerator partikel dapat mencapai energi dan aliran partikel intensitas (intensitas arus). Menurut ukuran dari energi partikel, pedal gas dapat dibagi menjadi akselerator rendah energi (energi kurang dari 10 ^ 8eV), akselerator energi menengah (energi dalam 10 ^ 8 ~ 10 ^ 9eV), akselerator energi tinggi (energi dalam 10 ^ 9 ~ 10 ^ 12eV) dan ultra- akselerator energi tinggi (energi di atas 10 ^ 12eV). Energi yang rendah dan akselerator energi menengah [2] terutama digunakan untuk berbagai aplikasi praktis. Klasifikasi Bekerja secara berbeda sesuai dengan peran mereka dalam akselerator partikel dapat dibagi menjadi akselerator elektrostatik, linear accelerator, siklotron, betatron, Synchrotron, collider dan sebagainya. Akselerator linear menggunakan partikel bermuatan, partikel yang dekat dengan garis lurus sepanjang jalur untuk menjadi gerakan semakin dipercepat dan karena itu membutuhkan energi yang tinggi ketika pedal gas untuk jarak jauh dalam garis lurus. Apakah ada cara untuk secara drastis mengurangi ukuran pedal gas lakukan? Cara untuk mengatakan itu juga sangat sederhana, jika trek lurus ke orbit melingkar atau spiral lingkaran orbit sekitar berulang kali dipercepat, sehingga Anda dapat semakin dipercepat untuk resonansi energi tinggi, sedangkan ukuran pedal gas juga dapat sangat berkurang. 1930 EO Lawrence [3] dalam akselerator karya percepatan resonansi linear, terinspirasi oleh rekomendasi yang diajukan dalam pengembangan siklotron. Lawrence mengusulkan peningkatan medan magnet siklotron dua setengah lingkaran, partikel bermuatan tidak lagi dalam garis gerakan lurus sepanjang garis spiral gerakan orbital yang sama, yang membuat transformasi akselerator listrik tidak akan menghasilkan begitu lama kerugian energi listrik, merupakan
penemuan desain yang sangat dipahami. Dibangun pada tahun 1931 siklotron pertama, diameter magnet sekitar 10 cm, dengan 2 kV tegangan percepatan, deuteron dipercepat hingga 80keV, menegaskan prinsip kerja siklotron layak. Pada tahun 1932 mereka membangun diameter tiang 27 cm siklotron, proton dapat dipercepat hingga 1MeV. Cyclotron adalah kutub elektromagnet silinder, dua kutub distribusi hampir seragam antara medan magnet yang dominan. Medan magnet konstan dan tidak berubah dengan waktu. Dalam medan magnet, partikel bermuatan bergerak sepanjang orbit melingkar, energi partikel terus membaik, radius kelengkungan lintasan juga terus membaik, gerakan orbital mirip dengan spiral datar. Antara dua kutub adalah ruang vakum. Kotak kosong yang dilengkapi dengan dua elektroda logam setengah lingkaran berbentuk, yang dikenal sebagai "elektroda D-berbentuk." Elektroda D berbentuk terhubung ke output daya tinggi, dua kesenjangan D-berbentuk antara elektroda (percepatan gap) medan listrik frekuensi tinggi. Sumber partikel dipasang di tengah kekosongan ruang akselerasi kesenjangan. D-berbentuk elektroda dalam ada medan listrik frekuensi tinggi dari partikel ke elektroda D berbentuk dipercepat dalam lagi, mengarah pada medan magnet konstan dalam gerakan melingkar. Selama partikel percepatan manuver setengah lingkaran tegangan waktu setengah siklus sama dengan integer ganjil kelipatan kecepatan resonansi dapat diperoleh. Dengan ekspresi yang dapat dinyatakan sebagai:
Tc = KTrt Dimana Tc adalah periode partikel berputar-putar, Trt adalah periode tegangan percepatan, K harus integer aneh. Seperti penggunaan medan magnet aksial dari partikel bermuatan melakukan gerak siklotron, partikel dipercepat secara periodik oleh medan listrik frekuensi tinggi dapat dibagi menjadi dua kategori siklotron: Kategori pertama adalah ada mekanisme otomatis untuk menstabilkan fase. Isochronous siklotron adalah untuk jatuh ke dalam kategori ini. Elektroda D berbentuk ditambah frekuensi tetap frekuensi tinggi mempercepat medan listrik, partikel energi rendah, frekuensi siklotron dan frekuensi tinggi resonansi medan listrik dapat dipertahankan, dan ketika energi yang tinggi, frekuensi siklotron partikel akan meningkat dan lebih dan dengan energi yang rendah medan listrik frekuensi tinggi pada akhirnya tidak bisa lagi percepatan resonan. Untuk
mengatasi kesulitan ini, Anda dapat membuat peningkatan bertahap dalam medan magnet sepanjang arah radial untuk mempertahankan partikel frekuensi siklotron konstan. Namun, meningkatkan medan magnet dalam arah radial dari sumbu balok partikel tetapi menyebabkan penyebaran. Untuk mengatasi masalah ini, pada awal tahun 1960 berhasil mengembangkan sektor difokuskan siklotron, tiang terpasang pada batas atas halus melengkung sektor menjadi besi spiral, dapat menghasilkan medan magnet sepanjang variasi azimut, bahkan dipercepat aksial partikel berfokus , dan medan magnet meningkat dengan peningkatan radius, untuk memastikan frekuensi konstan rotasi partikel, rotasi waktu yang konstan, yang disebut siklotron isochronous. Kategori kedua adalah fase mekanisme otomatis metastabil. Akselerator jenis ini adalah: (1) akselerator fase stabil, (2) sinkrotron, (3) siklotron. Metastabil fase akselerator Menjaga medan magnet aksial konstan, meninggalkan frekuensi yang mempercepat bidang frekuensi frekuensi siklotron sebagai penurunan partikel secara bersamaan berkurang, sehingga dikenakan resonansi partikel dapat terus dipercepat. Akselerator seperti atau fase metastabil, juga dikenal sebagai FM siklotron akselerator. Fase metastabil setelah menggunakan mekanisme otomatis, dalam teori, proton dapat dipercepat untuk energi tinggi terbatas, namun karena alasan teknis dan ekonomi, yang terbesar dalam sejarah stasioner akselerator energi fase hanya mencapai 700MeV. Jenis akselerator digunakan untuk mempercepat proton, deuteron dan beberapa digunakan untuk mempercepat doped, partikel α dan bahkan ion nitrogen. Sinkrotron Ini adalah dominan perubahan medan magnet dengan waktu untuk memastikan bahwa orbit partikel bermuatan di ayunan konstan. Untuk tujuan ini, magnet annular terbuat dari, dapat mengurangi berat magnet. Mempercepat medan listrik bolak-balik, dan frekuensi siklotron sebagai frekuensi partikel bermuatan diubah untuk memastikan percepatan resonansi. Synchrotron kedua elektron dipercepat, disebut sinkrotron elektron, dapat digunakan untuk mempercepat proton, yang disebut proton akselerator sinkrotron atau sinkronisasi fase metastabil. Digunakan untuk mempercepat ion berat sinkrotron, menurut definisi harus disebut berat ion sinkrotron.
Siklotron
Juga dikenal sebagai microwave siklotron didedikasikan untuk elektron percepatan. Jenis akselerator, medan magnet aksial seragam, frekuensi medan percepatan konstan, dan perbedaannya adalah untuk mempercepat celah di tiang ujung magnet, serangkaian orbit elektron dengan kesenjangan percepatan pusat garis singgung lingkaran . Gambar 2.5 adalah diagram skematik elektronik dari orbit siklotron elektron. Setiap lingkaran elektron siklotron, itu adalah dipercepat sekali, selama periode siklotron sama dengan integer jumlah tegangan percepatan, adalah mungkin percepatan resonansi. Elektron siklotron energi tidak tinggi, yang terbesar tetapi juga puluhan MeV, intensitas sinar 30-120 microamps, paling banyak digunakan dalam aspek medis dan dosimetri radiasi. Torus Partikel dipercepat dalam struktur energi tertentu, gerakan melingkar, partikel adalah trek melingkar berjalan dengan magnet dipol (dipole magnet) dikendalikan. Dan linear accelerator (LINAC) tidak sama, struktur cincin akselerator dapat terus mempercepat partikel, partikel berulang kali melalui titik yang sama pada orbit melingkar, tetapi energi dari partikel akan berdifusi keluar dari cara radiasi sinkrotron.
Akselerator partikel
Radiasi sinkrotron adalah ketika setiap dibebankan percepatan partikel, bentuk radiasi elektromagnetik yang dipancarkan. Partikel gerak dalam orbit lingkaran
memiliki akselerasi sentripetal, akan terus partikel radiasi. Mempercepat lapangan saat ini harus disediakan untuk melengkapi hilangnya energi. Radiasi sinkrotron adalah radiasi daya tinggi, elektron yang dipercepat oleh akselerator untuk menghasilkan sinar-X fase yang sama. Selain akselerator elektron dipercepat dari beberapa ion berat, seperti proton, untuk pengoperasian penelitian energi tinggi di lapangan. Sebagai contoh, quark dan energi fisika penelitian dan analisis gluon. Awal melingkar akselerator Cyclotron, tahun 1912 oleh Ennaisite Lawrence (en: Ernest O. Lawrence) diciptakan. Cyclotron dengan sepasang setengah lingkaran (D-berbentuk) di kotak kosong untuk tetap frekuensi konversi medan listrik untuk mempercepat partikel bermuatan, dan menyediakan satu set magnet dipol medan magnet bergerak partikel gilirannya. Partikel bermuatan dari pusat kotak mana mulai mempercepat, dan kemudian mengikuti lintasan spiral ke tepi kotak. Energi siklotron memiliki keterbatasan karena efek relativistik khusus akan membuat massa partikel kecepatan tinggi berubah. Partikel rasio sitoplasma nuklir dan oleh karena itu hubungan antara frekuensi perubahan banyak parameter siklotron perlu dihitung ulang. Ketika partikel dekat dengan kecepatan cahaya, siklotron harus mungkin untuk memberikan lebih banyak energi sehingga partikel terus berjalan, tapi kali ini mungkin telah mencapai batas siklotron mesin. Ketika energi elektron mencapai sekitar 10 juta elektron volt (MeV 10), siklotron elektron asli tidak bisa melakukan percepatan. Harus menggunakan metode lain, seperti sinkron dan isochronous siklotron siklotron digunakan. Akselerator ini untuk energi tinggi, dan bukan untuk energi yang lebih rendah. Jika Anda ingin mencapai energi yang lebih tinggi, sekitar satu miliar elektron volt (eV miliar atau GeV), Anda harus menggunakan sinkrotron. Partikel ditempatkan di sinkrotron tabung vakum cincin, disebut cincin penyimpanan. Ada banyak cincin perangkat penyimpanan magnet untuk partikel fokus, dan partikel dalam cincin penyimpanan untuk mengubah, microwave (frekuensi tinggi) rongga untuk memberikan percepatan partikel medan listrik. Linear accelerator Partikel bermuatan dipercepat dalam garis lurus berjalan ke ujung pedal gas. Akselerator energi yang lebih rendah seperti tabung sinar katoda dan X-ray generator, penggunaan tegangan DC sekitar beberapa ribu volt (DC) perbedaan antara sepasang pelat elektroda. Dalam generator X-ray, target itu sendiri merupakan salah satu elektroda.
Penggunaan energi yang lebih tinggi linear accelerator memiliki elektroda plat perakitan pengaturan jalur untuk memberikan bidang percepatan. Ketika partikel bermuatan dekat dengan salah satu dari pelat elektroda, pelat elektroda dengan muatan listrik yang berlawanan untuk menarik partikel bermuatan. Ketika partikel bermuatan melewati pelat elektroda, lempeng elektroda menjadi biaya dengan sama partikel bermuatan listrik untuk mempromosikan penolakan plat elektroda ke yang berikutnya. Jadi, ketika percepatan balok partikel bermuatan, masingmasing dewan harus dikontrol AC (AC) tegangan, sehingga setiap orang dikenakan sinar partikel dapat terus mempercepat. Ketika partikel dekat dengan kecepatan cahaya, medan listrik menjadi tingkat konversi yang sangat tinggi harus menggunakan microwave (HF) untuk mengoperasikan lapangan mempercepat rongga. Energi Dari 1930-an hingga 1950-an, setengah dari 20 tahun, energi akselerator menambahkan beberapa ratus sampai beberapa ribu kali. Hal ini disebabkan penemuan partikel dasar. Selain sinar kosmik untuk mencari di luar, kita bisa melihat ke dalam inti. Ada kekuatan inti sangat kuat internal yaitu: nuklir (tenaga nuklir) dari partikel elementer yang terikat erat bersama-sama, dan membutuhkan banyak energi partikel dasar. Dengan peningkatan akselerator energi, ditemukan di laboratorium juga meningkatkan jumlah partikel elementer. , Akselerator partikel memiliki kurang dari produsen mesin skala besar, konsumsi daya yang setara dengan kota menengah, staf hingga ribuan orang, ada partikel di alam semesta yang dikenal sebagai produsen. Namun, meskipun energi akselerator partikel saat ini sudah cukup besar, tetapi masih jauh tidak dapat memenuhi persyaratan untuk mengeksplorasi misteri atom, sehingga orang menjelajahi misteri kedalaman atom, akselerator partikel akan terus meningkatkan. Sejauh ini, tertinggi energi akselerator partikel oleh European Large Hadron Collider LHC diproduksi. Dua balok proton energi sinar 3.5Tev bertabrakan dengan energi hingga 7TeV. Mengembangkan Proses pembentukan di dunia Akselerator partikel pada awalnya dikembangkan sebagai sarana penting bagi orang untuk mengeksplorasi dan mengembangkan inti bersama-sama. Sejarahnya
dapat diringkas sebagai berikut:
Pada tahun 1919, Rutherford menyadari dengan sejarah radioaktif alami reaksi nuklir buatan, merangsang orang dengan balok cepat inti keinginan yang kuat untuk berubah. 1928, Gamow kuantum efek tunneling pada perhitungan menunjukkan bahwa energi jauh lebih rendah dari sinar alami α partikel juga dapat menembus ke dalam inti. Penelitian ini menghasilkan lebih orang diperkuat mengembangkan buatan cepat partikel sumber minat dan komitmen. Pada tahun 1932, J. D. Hancock Rao Swift (John D. Cockroft) dan ET Walton (Earnest TS Walton) 's Cavendish Laboratory di Inggris dikembangkan dan diproduksi 700kV kali tegangan tinggi akselerator proton, yaitu Cockroft-Walton akselerator untuk mencapai pertama dengan percepatan buatan Partikel diinduksi Li (p, α) Dia reaksi nuklir. The multi-tahap pembagi tegangan (pembagi tegangan multi-langkah) untuk menghasilkan tegangan DC gradien konstan, ion untuk percepatan linier. 1930, Earnest O. Lawrence menghasilkan siklotron pertama, ini diameter akselerator hanya 10cm. Selanjutnya, didanai oleh M. Stanley Livingston, dibangun 25cm diameter siklotron yang lebih besar, yang merupakan energi partikel dipercepat bisa mencapai 1MeV. Beberapa tahun kemudian, mereka menggunakan 4.8MeV diperoleh oleh siklotron ion hidrogen dan deuterium balok penembakan target inti menghasilkan berkas neutron intensitas tinggi, tetapi juga untuk pertama kalinya menghasilkan 24Na, 32P dan 131I dan lainnya radionuklida buatan. DW Kerst 1940 oleh medan induksi elektromagnetik yang dihasilkan oleh penemuan pusaran baru dipercepat elektron betatron (Betatrons). Ini adalah akselerator melingkar elektron dipercepat. Bedanya dengan siklotron dicapai dengan meningkatkan fluks magnetik melalui orbit elektron (fluks magnetik) untuk menyelesaikan percepatan elektron, elektron di orbit tetap. Dalam akselerator ini, harus berurusan dengan peran elektron relativistik untuk menangani energi yang hilang oleh radiasi. Semua radiasi partikel percepatan energi elektromagnetik dan energi kinetik dalam kisaran tertentu, hilangnya radiasi dipercepat elektron lebih banyak energi dari proton. Hilangnya energi radiasi yang disebut radiasi sinkrotron. Oleh karena itu, energi maksimum batas akselerator induksi elektron dalam seratus MeV beberapa.
Dalam proses pengembangan teori osilasi betatron diusulkan elektronik, dan diselesaikan selama percepatan partikel bermuatan masalah stabilitas, teori berlaku untuk semua jenis gradien akselerator fokus magnetik. Oleh karena itu, perkembangan sejarah pedal gas, pedal gas telah memainkan peran penting. Selain betatron untuk γ-sinar terutama digunakan untuk menghasilkan reaksi nuklir melakukan aspek lain dari aplikasi, tetapi juga banyak digunakan dalam industri dan medis aspek: seperti uji tak rusak, iradiasi industri, terapi radiasi.
Pada tahun 1945, Vickers Harrell dan EM McMillan. Dibuat percepatan prinsip resonansi fase stabilisasi otomatis, secara teoritis membuat metode batas energi siklotron terobosan, sehingga untuk mempromosikan generasi baru energi tinggi siklotron resonansi Accelerator seperti sinkrotron elektron, proton dan sinkrotron sinkrotron seperti pembangunan dan pengembangan. Konstruksi di Cina
Cina empat tinggi energi fisika penelitian partikel akselerator perangkat --- Cina Sejak 1980-an, Cina telah berturut-turut membangun empat fisika energi tinggi perangkat penelitian - Beijing Electron Positron Collider, Hefei, Lanzhou berat ion akselerator dan fasilitas radiasi sinkrotron. Setelah tahun 2000, pemerintah pusat dan daerah untuk menghabiskan 1,4 miliar yuan untuk membangun fasilitas ilmiah Shanghai sumber radiasi raksasa besar sinkrotron. Mengapa negara harus menghabiskan begitu besar dalam membangun energi ini penelitian fisika perangkat high itu? Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, pemahaman manusia tentang struktur materi dari satu sisi mulai melihat perkembangan progresif berbagai zat dengan kaca pembesar, mikroskop, sampai nanti di akselerator partikel, elektron collider, dan secara bertahap jauh ke dalam seluler dan molekuler atom dan inti yang mendalam, setiap langkah akan membawa manfaat sosial dan ekonomi yang luar biasa mendalam. Penemuan Nuklir dan extranuclear menyebabkan radio, semikonduktor, televisi, radar, laser, pengembangan X-ray, dan dalam beberapa dekade terakhir penelitian nuklir, dibandingkan dengan penggunaan energi atom telah meletakkan dasar teoritis. Untuk memahami struktur mikroskopis materi, pertama kita harus memecahkannya. Akselerator partikel adalah dengan menggunakan partikel berkecepatan tinggi untuk "menghancurkan" substansi tes, sehingga tabrakan
elektron-positron dalam gerakan, Anda dapat membuat struktur mikro materi yang diproduksi tingkat terbesar perubahan, sehingga memungkinkan kita untuk memahami sifat dasar materi.
Akselerator partikel
Beijing Electron Positron Collider Beijing Electron Positron Collider adalah komputer yang dapat membuat berkas dua elektron positif dan negatif di ring yang sama dalam percepatan arah yang berlawanan terjadi di tempat yang ditunjuk untuk kepala tabrakan energi fisika peralatan eksperimen. Peran dari medan magnet, elektron-positron ke ring setelah komputer di bawah kendali gerakan di sepanjang jalur tertentu, diproduksi di daerah yang ditunjuk dalam cincin tabrakan, yang terjadi dalam reaksi energi tinggi. Kemudian menggunakan detektor partikel besar, resolusi setelah tabrakan partikel bermuatan yang dihasilkan produk Evolution nya, mengeluarkan sebuah input sinyal listrik ke dalam komputer untuk diproses. Perusahaan ini didirikan pada 7 Oktober 1984, selesai pada Oktober 1988, termasuk elektron-positron collider, Beijing Spectrometer (detektor partikel besar) dan Beijing Synchrotron Radiation Facility. Beijing Electron Positron Collider dibangun untuk aplikasi kita fisika partikel dan penelitian radiasi sinkrotron telah membuka prospek luas. Indikator kinerja utama telah mencapai 80-an tingkat mahir internasional, sejumlah indikator kinerja masih jauh tingkat terbaik perangkat sejenis internasional. Dan ilmuwan Amerika uga pada 30 Juli 2003 di Beijing Electron Positron Collider untuk pertama
kalinya menemukan partikel baru, dua ilmuwan menganalisis diperoleh dari collider 58.000.000 J Data kasus partikel, mereka menemukan Ini baru partikel berumur pendek. Ini mungkin beberapa dekade yang lalu oleh para ilmuwan memprediksi Fermi dan Yang partikel negara multi-quark. Shanghai Light Source adalah kinerja tinggi generasi ketiga sinkrotron radiasi di sumber energi, nama lengkapnya adalah Shanghai Synchrotron Radiation fasilitas, disebut SSRF. Ini adalah jauh terbesar dari perangkat ilmiah besar dan platform yang besar ilmiah, dalam komunitas ilmiah dan industri memiliki nilai aplikasi yang luas, setiap hari bisa menampung ratusan berbagai disiplin ilmu dari seluruh negeri atau di seluruh dunia, para ilmuwan dan insinyur di berbagai bidang di sini penelitian dasar dan pengembangan teknologi. Lanzhou berat ion akselerator Lanzhou Heavy Ion Accelerator, Lanzhou Heavy Ion Accelerator, dikembangkan oleh akselerator ion berat pertama China, juga jauh dari negara kita dengan energi tertinggi, dapat mempercepat partikel sebagian besar spesies, akselerator ion-berat terbesar, adalah dunia setelah Perancis, setelah Jepang Jenis ketiga siklotron besar, 1989 H bulan dimasukkan ke dalam operasi formal, indikator utama telah mencapai tingkat mahir internasional. Institut Fisika Modern peneliti Institute dengan ide-ide inovatif fisik, penggunaan akselerator ini berhasil disintesis dan dipelajari lebih dari 10 jenis nuklida baru. Hefei Synchrotron Radiation Facility Hefei National Synchrotron Radiation Laboratory linear accelerator Hefei fasilitas radiasi sinkrotron setelah penelitian partikel akselerator struktur utama dan perubahan spektral, sehingga menyimpulkan sifat dasar dari partikel-partikel. Perusahaan ini didirikan pada April 1984, 26 April 1989 secara resmi selesai sejauh ini telah dibangun lima stasiun eksperimental, menerima sejumlah besar pelanggan domestik dan asing, membuat sejumlah hasil yang berharga. Cina Universitas Ilmu dan Teknologi Synchrotron Radiation Accelerator Laboratory pada bulan April 1989 selesai lebih cepat dari jadwal dan debug balok. Aplikasi Laser Ilmuwan AS Tomas Plettner diterbitkan dalam "Physical Review Letters," laporan itu, ia dan Stanford University, Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) dengan rekan-rekan, dengan panjang gelombang 800 nm laser yang mengatur operasi komersial pada energi vakum dari elektron mendapatkan up dan turun 40 juta volt per meter, seperti efek modulasi medan listrik. Teknologi ini diharapkan
dapat berkembang menjadi laser akselerator partikel baru yang digunakan untuk mempercepat partikel TEV (triliun volt elektron) dari pesanan. Akselerator konvensional harus dibuat ratusan meter atau raksasa bahkan lebih lama untuk diangkat ke energi fisikawan partikel partikel tingkat yang diinginkan. Dalam beberapa tahun terakhir, para ilmuwan telah mengembangkan teknik terutama didasarkan pada plasma laser, memperoleh kecepatan yang lebih tinggi daripada gradien tradisional pedal gas, sehingga membawa mungkin untuk memperpendek panjang percepatan. Namun, sebelum beberapa teknik radiasi sinkrotron sering menyebabkan hilangnya atau berkurangnya kualitas balok, membatasi daya tarik bagi fisikawan partikel. Tim peneliti Universitas Stanford mengembangkan metode baru, dengan sinar laser sementara mempercepat, dan laser diterapkan pada medan listrik membujur dalam arah yang sama, bentuk efek percepatan disuperposisikan. Mendapatkan energi elektron adalah sama dengan bidang membujur alami dan sinar laser dan energi diterapkan sendiri. Aparat dipercepat elektron dalam ruang hampa, tetapi jauh lebih kompleks daripada di lingkungan plasma. Di ruang alam, kecepatan fase laser - panjang gelombang tunggal kecepatan propagasi cahaya - rasio kecepatan e rendah, tidak akan mempengaruhi efek percepatan. Namun, Plettner dan rekan dalam plating jalur polimer, berkas elektron dan sinar diatur pada setiap titik dari peran "garis batas"; garis untuk mengurangi sinar elektron dan interaksi antara balok sehingga baik e dihasilkan antara energi yang dibutuhkan untuk mempercepat pertukaran, sehingga untuk mengatasi masalah ini. "Karya ini awalnya, motivasi utama adalah untuk mengeksplorasi kemungkinan mengembangkan akselerator partikel, sehingga mengurangi panjang LINAC ada urutan besarnya." Plettner mengatakan, "Hal ini akan menyebabkan energi tabrakan lebih tinggi dari 1Tev yang 'kompak 'High Brightness lepton tabrakan terjadi. "Hal ini melaporkan bahwa metode baru ini juga dapat menyebabkan teknologi sinar-X sumber kecil. Sejarah Singkat China Accelerator
1955 Institut Energi Atom Proton akselerator elektrostatik dibangun 700eV.
1957 tahun yang lalu Akademi Ilmu Pengetahuan Cina mulai mengembangkan siklotron elektronik. 1958 Institut Tinggi Institut Energi 2.5MeV proton akselerator elektrostatik dibangun. Siklotron pertama China dibangun. Tsinghua 400keV proton akselerator tegangan Doubler dibangun. 1958-1959
Tsinghua 2.5Mev elektron balok siklotron. 1964 Institut Tinggi Institut Energi 30MeV elektron linear accelerator dibangun. 1982
Akselerator partikel
Pertama China diri dirancang dan diproduksi pertama proton akselerator linear
mengarah ke energi 10MeV sinar proton, aliran pulsa mencapai 14mA. 1988 Beijing Electron Positron Collider mencapai tabrakan elektron-positron. Lanzhou Institut Fisika Modern untuk pemisahan akselerator ion berat sektor siklotron (HIRFL) dibangun. 1989 Beijing Spektrometer didorong ke titik tumbukan, uji keseluruhan dimulai dengan kasus Baba telah dilakukan skala. Beijing Spektrometer mulai pekerjaan fisik. China University of Technology merancang awal awal sinkrotron radiasi akselerator cahaya dibangun, yang terdiri dari akselerator linear elektron dan cincin penyimpan 200MeV 800MeV. 2004 Beijing Electron Positron Collider upgrade Proyek (BEPC Ⅱ) instalasi peralatan dan commissioning tahap pertama telah membuat kemajuan yang signifikan. Pada tahun yang sama jam 16:41 pada 19 November, linear accelerator ruang kontrol pada osiloskop menunjukkan arus berkas elektron adalah sekitar 2A atau lebih, menandai BEPC Ⅱ LINAC perbaikan membuat hasil awal yang penting. 2005 Beijing Electron Positron Collider (BEPC) resmi berakhir operasi. Berinvestasi 640 juta yuan di Beijing Electron Positron Collider upgrade Proyek (BEPC Ⅱ) Tahap II yang bisiklik elektron-positron collider penyimpanan cincin rekonstruksi proyek konstruksi baru dimulai. Beijing Electron Positron kinerja baru Collider akan jenis yang sama perangkat di Amerika Serikat 3 sampai 7 kali volume inti satu dari seratus juta partikel seperti quark penelitian dasar adalah penting. Aksi dan reaksi modus akselerator Dalam kondisi akselerator penelitian energi tinggi tentang struktur materi, pada dasarnya, adalah tentang keadaan alami gugus fungsional alami (atau cluster energi, bisa sub-) keadaan energi antara perubahan relatif dalam hal kuantitas (konversi) hubungan. Dari konsep teoritis dari busur pandang, penggunaan metode seperti akselerator energi tinggi Pemboman busur substruktur (atom) di bawah kondisi interaksi
lemah antara diperoleh: 1, simetri teoritis (teori umum simetri) 2, asimetri teori , adalah kondisi khusus. Jika pemboman energi sub (arc zigot, struktur subatomik), kita mendapatkan interaksi yang kuat antara: teori kebebasan asimtotik. Kenapa? Kedua efek terjadi di tingkat negara bagian energi daripada tingkat keadaan fisik, orang dapat dikelompokkan dan hubungan energi antara cluster. Interaksi lemah: setiap perusahaan energi Pemboman struktur soliton asing sepanjang sumbu waktu menjadi soliton kelas (dari energi untuk energi), hasil energi tambahan di kelas memasuki tubuh soliton terjadi ketika busur dihasilkan kerjasama dengan busur simetris bersama-sama, menunjukkan pelepasan dua rotasi eksternal yang bertentangan, kelompok fungsional massa yang sama, yaitu busur simetri gabungan respon. Tingkat energi dari energi diterapkan terbatas pada kelas dalam pemboman sumbu energi soliton (dengan asumsi sama dengan 1) kisaran: kurang dari 0, lebih besar dari 1, tidak dapat menghasilkan pasangan partikel energi. Hanya dalam <1> 0, kondisi dapat menghasilkan sub-partikel, pada tingkat ini dapat dihasilkan pada jumlah sub-partikel teoritis tak terbatas. Interaksi lemah Asymmetric: jika energi diterapkan dan kelas spasial soliton sumbu horisontal ke dalam sistem, karena sumbu poros di ruang asimetri (1/3), semua interaksi lemah terjadi dalam struktur kelas soliton proses pertukaran energi, esensi alam dalam keadaan energi semacam ini gangguan buatan, perubahan struktural tidak material. Struktur soliton Class adalah sebuah proses transisi ke struktur kaku lazim. Ketika energi diterapkan ke dalam, ini energi tambahan adalah "pelatihan" dari bentuk partikel sekunder yang sesuai dan dirilis. Proses ini dapat diulang dan kambuh. Semua negara bagian energi alam dalam transformasi bersama mereka energi hanya terjadi ketika struktur, yaitu putri busur kelas. Interaksi lemah sebenarnya kondisi buatan dari tubuh gangguan pengamatan fisika soliton kelas. Keadaan energi alam seperti danau yang tenang, buatan pasukan bisa memainkan pola riak sutra sedikit, jeda ketika gangguan buatan ini, keadaan energi alam akan dikembalikan seperti biasa, memiliki tidak sedikit pun perubahan. Ini menyimpulkan teori atau hukum, hanya tentang itu Jisi riak pengamatan pola. Untuk energi alam atau bahan struktur negara masih belum diketahui.
Dengan jenis interaksi yang kuat semua terjadi dalam keadaan energi dari energi sub-tingkat (negara). Terpadu sub-state struktur energi, yaitu, soliton mutlak. Sementara sumbu bentuk zigot unit yang mutlak yang sama minimum mutlak
energi sub-busur, yang disebut hadron modern. Interaksi yang kuat adalah studi busur absolut antara satuan energi homozigot. Di sini, energi yang dibutuhkan untuk memiliki negara buatan tingkat tinggi, penggunaan energi yang tinggi untuk menginspirasi interaksi tersebut. Interaksi yang kuat dari partikel asing tidak menunjukkan sub-partikel baru yang timbul dari atau diproduksi; Artinya, jika mereka memiliki, maka bentuk konversi energi tabrakan. Bagaimana mengubah hanya bergantung pada zigot nilai busur mutlak buatan tambahan penyerapan energi. Biasanya, tidak. Multi-akan dirilis bentuk foton, sangat singkat. Benar-benar penuh soliton seperti pitting bola, dan disamakan pitting kepada satuan energi minimum, tanpa adanya energi tambahan, masing-masing pitting "posisi" adalah sama, yang bebas, posisi apapun bisa "melihat" sama keberadaan pitting. Untuk menerapkan kekuatan (energi diterapkan), runtuhnya bola akan terjadi, kali ini di tepi kehancuran terjadi simetri gerakan divergensi pitting simetris tampaknya dipisahkan. Karena stabilitas mutlak soliton sendiri, bahwa pengecualian energi buatan, dua lubang tampak sangat ingin restitusi, memberikan kekuatan yang lebih besar, depresi besar, ketahanan, semakin kuat; depresi lebih kecil , ketahanan lemah, menurut pandangan fisika pemahaman modern bahwa kebebasan asimtotik. Ini benar-benar palsu (buatan manusia ilusi). Diringkas dalam hal interaksi lemah dan interaksi yang kuat dan hukumhukumnya dan aturan, seperti Yang dan teori non-simetri lain dari interaksi lemah dan David # 26684;?? Ross, David # 27874; Lietze dan Frank #? 32500, Wilczek teori interaksi yang kuat, dll, didasarkan pada teori kebebasan asimtotik bawah efek buatan, sifatnya deskriptif negara dalam fenomena interferensi yang terjadi ketika teori fisik pengetahuan, daripada teori fisik alami negara . Kesalahan mendasar terletak pada pemahaman konsep alami yang salah, hanya teori busur yang benar dapat diringkas dan dijelaskan dalam berbagai struktur keadaan alam ini. Penerapan akselerator energi rendah Aplikasi akselerator energi rendah adalah aplikasi teknologi nuklir cabang penting dalam dunia yang berjalan dalam ribuan akselerator terutama di industri, pertanian, kesehatan dan bidang lainnya yang banyak akselerator energi rendah digunakan. Aplikasi akselerator energi rendah di wilayah ini, sangat mengubah wajah daerah ini, menciptakan manfaat ekonomi dan sosial yang besar. Pemrosesan dengan radiasi Akselerator aplikasi yang dihasilkan berkas elektron atau sinar-X pengolahan
iradiasi telah menjadi kimia, listrik, makanan, perlindungan lingkungan dan industri lainnya sarana penting produksi dan teknologi, adalah teknik pemrosesan baru. Hal ini banyak digunakan polimer silang, menyembuhkan lapisan, polietilen busa, bahan panas menyusut, semikonduktor dimodifikasi, kayu - persiapan bahan plastik komposit, sterilisasi pengawetan makanan, seperti desulfurisasi gas buang dan denitrifikasi proses iradiasi . Produk Iradiasi memiliki banyak fitur yang sangat baik, seperti: radiasi kabel crosslinked polyethylene melalui dosis iradiasi 105Gy, sifat listrik, sifat termal yang sangat meningkat, penggunaan suhu iradiasi adalah 60 ~ 70 ℃ sebelum setelah iradiasi suhu jangka panjang penggunaan hingga 120 ℃ atau lebih. , Cina telah melakukan dengan akselerator pengolahan radiasi lebih dari 200 jalur produksi. NDT
NDT ada kerusakan dan tidak ada kerusakan dalam bahan, produk atau komponen dalam kasus ini, mereka dapat dideteksi di dalam kasus ini, itu ditentukan apakah cacat internal. Modern pengujian non-destruktif dalam banyak hal, seperti: pengujian ultrasonik, metode pengujian eddy saat ini, metode pengujian dan metode deteksi sinar fluoresensi. Metode deteksi Ray untuk memeriksa permukaan benda kerja dapat diperiksa dalam cacat benda kerja. Perangkat dapat diproduksi menggunakan radioisotop Co60 γ-ray, mesin sinar-X menghasilkan sinar-X energi rendah dan akselerator elektron menghasilkan energi tinggi sinar-X. Keterampilan tertentu dan akselerator pengujian penetrasi, sensitivitas tinggi, sebagai pemeriksaan terakhir atau cara lain metode otentikasi dan metode pengujian kontrol kualitas, dalam pengecoran besar dan penempaan weldment, bejana tekanan besar, bejana tekan reaktor, roket bahan bakar padat bagian lain dari pemeriksaan cacat telah banyak digunakan. Cacat ini akselerator LINAC sebagai model utama. Metode deteksi Ray berdasarkan radiasi yang diterima oleh benda kerja dan metode yang berbeda, deteksi radiasi dapat dibagi menjadi tiga jenis: a, radiografi Pendekatan ini diambil selama film X-ray medis kami mirip dengan penerima ray film sinar-X. Saat pengujian, film dengan X-ray kaset film benda uji segera di belakang iradiasi sinar-X pada benda kerja, radiasi benda kerja melalui film fotografi, sedangkan bagian internal dari situasi nyata tercermin dalam emulsi pada film , dari film fotosensitif dan setelah pengolahan, benda kerja dapat
dengan jelas memahami jenis cacat dan kehadiran mereka atau tidak, lokasi, bentuk dan ukuran.
Akselerator partikel
b, radiasi pencitraan Metode ini adalah sebuah array detektor radiasi atau akseptor layar mengintensifkan fluoresensi. Yang pertama adalah Universitas Tsinghua dan Tsinghua Tongfang pengembangan bersama dan produksi produk inspeksi kontainer besar. Yang terakhir ini digunakan di bandara, bagasi kereta api, paket X-ray sistem keamanan, juga dapat digunakan untuk pengujian non-destruktif industri. Pendekatan ini bersama-sama dengan sistem pengolahan citra real-time online dapat menampilkan item dalam situasi nyata. c, industri CT Prinsip yang sama dengan CT medis, teknologi CT adalah tomografi komputer. Gunakan akselerator sebagai sumber sinar-X teknologi CT adalah metode pengujian non-destruktif maju, terutama untuk motor besar roket padat dan deteksi benda kerja presisi dan dikembangkan. Resolusi kepadatan hingga 0,1%, dibandingkan dengan teknik radiasi konvensional urutan besarnya. Di luar angkasa, penerbangan, senjata, manufaktur mobil dan area lain dari cacat deteksi benda kerja presisi, pengukuran, analisis struktur perakitan memiliki nilai aplikasi penting. Implantasi Ion
Akselerator energi tertentu menggunakan ion-ditanamkan ke permukaan bahan padat dapat diperoleh fisik, sifat kimia dan listrik yang baik. Perangkat semikonduktor, modifikasi bahan logam dan teknik implantasi ion produksi LSI diterapkan. Negara sekarang memiliki semua jenis mesin implantasi ion lebih dari 100. Termasuk sendiri menghasilkan lebih dari 140 unit total implanter ion, energi 150KeV ~ 600KeV (1KeV = 1 × 103eV), intensitas arus 0.5mA untuk selusin mA. 1.2 aplikasi akselerator energi rendah di bidang pertanian Penerapan teknologi nuklir dan peralatan sebagai akselerator dalam aplikasi pertanian, yang biasa digunakan di beberapa negara telah ada manfaat ekonomi yang signifikan terutama dalam tiga aspek: 1) Iradiasi Breeding Accelerator Radiasi Breeding, terutama menggunakannya menghasilkan elektron energi tinggi, sinar-X, neutron atau proton iradiasi benih tanaman, tunas, embrio atau serbuk sari biji-bijian, mengubah karakteristik genetik tanaman, membuat mereka arah yang optimal bersama pembangunan. Mutasi peternakan dengan peternakan radiasi dalam meningkatkan hasil panen, meningkatkan kualitas dan memperpendek musim tanam, dan meningkatkan resistensi dan aspek lainnya memainkan peran penting. Kentang, gandum, beras, kapas, kedelai dan tanaman lain melalui peternakan setelah iradiasi dengan hasil tinggi, umur genjah, kerdil, dan ketahanan terhadap hama dan keuntungan lainnya. 2) Iradiasi Pelestarian Pelestarian Iradiasi adalah panas kedua, dehidrasi, pendinginan, pengolahan kimia dan metode pengawetan tradisional lainnya, mengembangkan teknologi pengawetan baru. Sebagai contoh, kentang, bawang putih, bawang merah, dll Setelah iradiasi, dapat menghambat perkecambahan dan memperpanjang masa penyimpanan, pada segar dan buah-buahan kering, jamur, sosis, dll Setelah iradiasi, diperpanjang pasokan dan umur simpan. 3) iradiasi insektisida, sterilisasi Dalam pertanian, makanan dan lainnya serangga sterilisasi meluasnya penggunaan fumigasi kimia, penggunaan metil bromida, etilen oksida dan fumigasi kimia lainnya menyebabkan toksisitas residu, kerusakan lapisan ozon dan alasan lainnya, menurut Montreal Konvensi 2005 pada skala global melarang penggunaan metil bromida. Dengan demikian penggunaan akselerator untuk
produk pertanian dan makanan iradiasi insektisida, sterilisasi dapat berkembang dengan cepat. Penggunaan akselerator elektron energi tinggi atau sinar-X dapat membunuh produk pertanian, makanan dan parasit patogen, yang tidak hanya dapat mengurangi makanan karena korupsi dan kerugian yang disebabkan oleh hama, tetapi juga meningkatkan kualitas kebersihan makanan dan nilai tambah. Aplikasi Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, kehidupan masyarakat dan meningkatkan kualitas kondisi kesehatan masyarakat mengajukan persyaratan yang lebih tinggi. Akselerator dalam aplikasi medis kedokteran untuk mempromosikan pengembangan dan perluasan kehidupan manusia. , Aplikasi Accelerator di bidang kesehatan ada tiga aspek utama, yaitu, terapi radiasi, produksi isotop medis serta peralatan medis, obat-obatan dan farmasi desinfeksi. 1) terapi radiasi
Radioterapi untuk kanker (selanjutnya disebut radioterapi) adalah akselerator medis dunia dalam pedal gas dalam jumlah terbesar dari berbagai aplikasi, teknologi yang paling matang. Akselerator untuk radioterapi induksi akselerator oleh 1950-an sampai 1960-an perkembangan medis elektron siklotron, tahun 1970 akselerator linier medis secara bertahap menempati posisi dominan. , Di seluruh dunia lebih dari 3.000 akselerator linier medis dilengkapi rumah sakit di seluruh dunia. Selain aplikasi berkas akselerator elektron, sinar-X radioterapi, tetapi juga dapat diterapkan untuk radiasi proton akselerator, radiasi neutron, radiasi ion berat dan radiasi meson π, metode ini masih dalam kanker tahap percobaan, hasil eksperimen menunjukkan bahwa, berpengaruh signifikan. Tapi energi elektron LINAC akselerator rasio ini jauh lebih tinggi, struktur yang jauh lebih rumit, jauh lebih mahal, belum universal. Dilakukan oleh elektron linear accelerator stereotactic radioterapi, umumnya dikenal sebagai X-pisau, pengembangan teknik radioterapi baru. Teknologi ini, dibandingkan dengan radioterapi konvensional, bisa lebih 15% sampai 20% dari jaringan normal, dan tumor meningkat sebesar 20% sampai 40% dari dosis dapat lebih efektif membunuh sel kanker, sehingga meningkatkan efektivitas radioterapi.
60 tahun rumah sakit dilengkapi dengan akselerator induksi medis, pertengahan 1970-an mulai medis linear accelerator rumah sakit dilengkapi seluruh negeri. Sampai awal tahun 2000, China telah memiliki berbagai energi akselerator medis dari sekitar 530 unit, dimana sekitar 250 accelerator domestik dan impor akselerator medis medis sekitar 300 unit. Produksi isotop medis Kedokteran nuklir modern [4] banyak digunakan diagnosis radioisotop penyakit dan pengobatan kanker, aplikasi klinis telah diidentifikasi untuk isotop 80, dimana 2/3 diproduksi oleh pedal gas, khususnya, kurangnya isotop berumur pendek hanya dengan akselerator neutron produksi. Isotop berumur pendek yang digunakan dalam bidang-bidang berikut: a, positron dan emisi photon tunggal computed tomography-PET dan SPECT PET yang dihirup oleh pasien atau pra-injeksi pertama sangat pendek paruh positron-emitting radionuklida, detektor ditempatkan melalui cincin dari setiap sudut mendeteksi ini radionuklida positron-emitting dan foton pemusnahan dipancarkan oleh komputer pengolahan rekonstruksi Citra bagian jaringan. Ini radionuklida berumur pendek dibuat dari siklotron kecil. Radionuklida, seperti terpendek paruh hanya 123 detik 15o, biasanya beberapa menit sampai 1 jam. Oleh karena itu, akselerator ini peralatan umum dalam penggunaan PET di rumah sakit. Dedicated produksi berumur pendek radionuklida PET kecil siklotron akselerator menarik banyak produsen dikembangkan. Produsen asing memproduksi beberapa akselerator telah mencapai puluhan cyclotron kecil. b, akuisisi gambar Penggunaan skintigrafi radionuklida atau penggunaan kamera γ untuk mendapatkan gambar dari metode yang dapat mendiagnosa kanker, memeriksa organ manusia dan mempelajari fungsi fisiologis dan status metabolik dan akses ke data dinamis. Misalnya 201Tl pemeriksaan miokard, deteksi dini penyakit arteri koroner dan infark miokard positioning adalah cara yang paling sensitif untuk memeriksa. Sebagian besar radionuklida ini juga diproduksi oleh pedal gas.
Iradiasi desinfeksi Penggunaan akselerator untuk peralatan medis, peralatan medis sekali pakai, vaksin, antibiotik, obat-obatan dan sterilisasi lainnya adalah akselerator dalam sektor kesehatan memiliki aplikasi luas arah yang menjanjikan. Dengan akselerator awal insektisida makanan, alasan sterilisasi yang sama, penerapan
sterilisasi suhu tinggi dapat menggantikan metode desinfeksi kimia. Namun, sterilisasi radiasi yang diperlukan untuk lebih besar dari dosis yang dibutuhkan insektisida.
Akselerator partikel
Akselerator partikel (akselerator partikel) adalah penggunaan metode buatan menghasilkan partikel bermuatan kecepatan tinggi perangkat. Umum dalam kehidupan sehari-hari ada akselerator partikel yang digunakan dalam tabung televisi sinar katoda dan tabung sinar-X dan fasilitas lainnya. Apakah untuk mengeksplorasi sifat inti dan partikel, struktur internal dan interaksi alat penting dalam produksi industri dan pertanian, kesehatan, ilmu pengetahuan dan teknologi dan aspek lain juga memiliki berbagai penting dan macam aplikasi praktis. Sejak E. Rutherford pada tahun 1919 dari unsur radioaktif alami dipancarkan pemboman ray atom nitrogen untuk pertama kalinya setelah perubahan unsur-unsur buatan, fisikawan menyadari bahwa untuk memahami inti, kita harus menggunakan partikel berkecepatan tinggi untuk mengubah inti. Partikel radioaktif alami menyediakan energi yang terbatas, hanya beberapa megabyte elektron volt (MeV), energi alam dari partikel sinar kosmik sementara tinggi, tetapi aliran partikel sangat lemah, misalnya, energi 10 ^ 14 elektron volt (eV) per jam partikel Di daerah satu meter persegi rata-rata hanya datang satu, dan tidak dapat mendominasi partikel sinar kosmik dalam jenis, jumlah dan energi, sulit untuk melaksanakan pekerjaan penelitian. Oleh karena itu, dalam rangka untuk melaksanakan studi eksperimental harapan, bagi orang-orang puluhan tahun dikembangkan dan dibangun berbagai akselerator partikel, terus meningkatkan kinerja. Dalam kehidupan, TV dan X-ray fasilitas akselerator partikel kecil.
Akselerator partikel menemukan sebagian elemen transuranic baru dan ribuan sintetik radionuklida buatan baru dan sistematis studi mendalam dari struktur dasar dari inti dan variasi, untuk mempromosikan perkembangan pesat fisika nuklir matang, yang membangun fisika partikel. Hampir 20 tahun, telah jauh melampaui penerapan fisika nuklir dan akselerator fisika partikel, di berbagai bidang seperti ilmu material, fisika permukaan, biologi molekuler, Fotokimia, dan bidang ilmiah dan teknologi lainnya memiliki aplikasi penting. Dalam rekayasa, pertanian, kedokteran banyak digunakan dalam berbagai bidang akselerator produksi isotop, diagnosis kanker dan pengobatan, sterilisasi radiasi, uji tak rusak, polimer iradiasi polimer, iradiasi bahan dimodifikasi, implantasi ion, sinar ion Mikroanalisis dan radiasi ruang simulasi , simulasi ledakan nuklir dan aspek lainnya. Sejauh ini pembangunan dunia ribuan akselerator partikel, di mana sebagian kecil dari fisika nuklir dan partikel untuk penelitian dasar, mereka terus meningkatkan energi dan meningkatkan kualitas dari arah balok, sedangkan mayoritas milik menerapkan sinar partikel berbasis teknologi "kecil" jenis akselerator. http://id.swewe.com/word_show.htm/?31912_6&Akselerator|partikel
MESIN WAKTU JENEWA >>> Akselerator partikel terbesar di Dunia
Jenewa mungkin telah memberikan jam tangan dunia presisi, tetapi kontribusinya terbesar
terhadap kemanusiaan adalah mesin waktu raksasa.
Dikuburkan di bawah Swiss dan pedesaan yang membentang di perbatasan Perancis, Large Hadron Collider bukan sembarang percobaan sains. Arena pacuan kuda partikel tanah adalah penjumlahan sekarang pertanyaan tentang materi - benar-benar, seluruh pemahaman kita puzzle-seperti dari dunia alam - bahwa manusia mulai meminta lebih dari ribuan tahun yang lalu.Tapi kembali lebih jauh dari itu. Seperti menghancurkan triliunan proton bersama di mendekati kecepatan cahaya dengan harapan melanggar mereka terpisah untuk melihat apa yang mereka terbuat dari apa, LHC membawa kita kembali ke beberapa saat setelah kelahiran alam semesta.
Hampir setahun setelah proton balok berhasil beredar di ring utama collider, pengawas proyek, Organisasi Eropa untuk Riset Nuklir, atau CERN, Motherboard.tv diundang untuk datang berkunjung. Dalam wawancara dengan mahasiswa penelitian dan bos mereka, termasuk Lyn Evans, manajer proyek, kita belajar semua tentang mesin $ 9 miliar, diameter 17 mil, yang melintasi perbatasan Swiss dan Perancis. Ini boleh dibilang arena pacuan kuda tercepat di alam semesta, mampu menciptakan hal-hal seperti plasma quark-gluon dan, jika teori memegang, boson Higgs, Suci disebut Grail fisika partikel. Yang mungkin membantu menjelaskan mengapa proton dan neutron 100 kali lebih berat daripada kuark mereka terbuat dari apa, apa materi gelap, dan bagaimana alam semesta menjadi ada.
Tapi kami tidak puas dengan hanya mengunjungi mesin yang paling rumit yang pernah dibangun. Kami juga ingin membersihkan udara tentang sesuatu yang telah mengganggu kita, dalam cara yang berbeda - runtuhnya dekat Bumi.
Itu setidaknya teori orang-orang seperti Otto Rossler, seorang profesor biokimia di University of Tubigen. Dia berpendapat bahwa tabrakan proton CERN bisa menghasilkan lubang hitam berbahaya miniatur. Ini belum tentu membawa tentang akhir dunia - hanya ada kesempatan satu-dalam-enam. Jenis Roulette Rusia planet, Rossler mengatakan, "merupakan risiko Anda musn't ambil." Sementara setidaknya dua panel ilmiah yang terpisah telah melakukan sertifikasi keselamatan proyek, teori kiamat telah memperoleh traksi di Internet, di mana, mengeluhkan juru bicara CERN James Gillies, "masuk akal banyak, cerdas dan orang-orang rasional telah tidak perlu khawatir dengan beberapa beberapa benar-benar tak berdasar spekulasi. "
teori Rossler's, sementara itu, telah dipenuhi dalam bentuk natura dari bidang lain kiri - Holger Bech Nielsen sekaligus serius dan lucu proposisi bahwa masalah-masalah teknis yang telah
melanda LHC adalah karya dari partikel Higgs waktu perjalanan boson, bersikeras mencegahkita dari yang pernah menemukan itu, jangan kita katakan, membuka semacam partikel dasar Pandora Box. Teori ini sangat absurd tidak berdiri, menurut para peneliti CERN, setidaknya tidak karena mereka melihat sinar kosmik dengan energi sebesar dan jauh lebih tinggi dari LHC.Gillies mengatakan, "Jika ia benar, kita tidak akan melihat sinar tersebut."
Watch "Big Bang dan Lubang Hitam" di Motherboard.tv
Namun, masalah teknis memiliki sejarah bertitik proyek selama beberapa dekade pembangunan dan kurang tiga tahun beroperasi. Semuanya dari kegagalan listrik untuk ledakan kecil telah memberikan pemimpin proyek, belum lagi ribuan ilmuwan di seluruh dunia, sedikit gangguan pencernaan. Pada akhir 2012, percobaan akan ditutup untuk upgrade 15-bulan, yang menjadi penting setelah kecelakaan hampir bencana pada tahun 2008 yang memotong energi desain collider di setengah. Namun para ilmuwan memiliki sedikit mengeluh tentang. Ini tidak sering bahwa bintang-bintang align untuk memungkinkan proyek sebesar ini, dan tidak ada kompleks ini yang pernah dibangun sebelumnya.
Ini kan bisa terjadi di sini. Selama tahun 1980, fisikawan Amerika tampak dengan harapan demam ke lokasi pembangunan raksasa di Texas, dimana Departemen Energi adalah bangunan Supercollider superkonduktor, akselerator partikel dimaksudkan untuk menjadi yang terakhir, selama beberapa tahun paling tidak, pada fisika partikel penelitian. Namun pendanaan untuk proyek ini dipotong di awal 1990-an, dan hari ini terowongan raksasa dibangun untuk proyek terbengkelai. Ini adalah kesempatan yang terlewatkan untuk Amerika Serikat, kata fisikawan Neil de Grasse Tyson. "Ini proyek besar, dan kami akan memimpin lapangan di subjek ini, dan sekarang kami hanya berdiri di tepi kolam mencari melintasi ke Swiss sebagai Eropa memimpin jalan." saing Ilmiah samping, Large Hadron Collider adalah proyek benar-benar internasional, dibangun bekerja sama dengan lebih dari 10.000 ilmuwan dan insinyur dari lebih dari 100 negara. Untuk mengolah data yang dikumpulkan oleh enam collider's detektor partikel dan mendistribusikannya ke peneliti di seluruh dunia, CERN bergantung pada penemuan yang lain.Pada tahun 1990, fisikawan CERN Tim Berners-Lee, menciptakan World Wide Web. Saat ini, laboratorium sedang mengembangkan pendekatan baru untuk komputasi terdistribusi yang disebut Grid. (Tidak ada kaitannya dengan "Tron" -. Belum) Tujuannya adalah untuk membuat akses internet untuk sumber daya komputasi - CPU dan penyimpanan - sebagai diakses pengguna sebagai web membuat akses ke informasi.
Web juga telah penting dalam menghasilkan kepentingan publik di Large Hadron Collider,
dengan membantu, tentu saja, dari dorongan pemasaran yang kuat. CERN telah mencari hubungan dengan Hollywood (collider memainkan peran utama dalam versi Ron Howard tentang Dan Brown "Angels and Demons") dan seni (laboratorium telah membentuk program seniman-ditempat tinggal). "Kami telah bekerja selama bertahun-tahun untuk membangun profil publik CERN," kata Gillies, "melihat LHC sebagai kesempatan unik untuk mengangkat profil dari ilmu pengetahuan pada umumnya." Adapun teori absurd, ia mengatakan, "kami harus membangun buzz sekitar lebih banyak ide fantastis ke dalam strategi komunikasi kami."
Bahkan jika daya tarik yang populer dengan collider terkadang nyasar ke fiksi ilmiah, telah membuat membuat penelitian tidak hanya objek daya tarik populer, tapi penyebab inspirasi juga.Dengan cara itu, proyek ini tidak hanya mencari Higgs. Ini membantu kemanusiaan memeriksa hampir semua.
Radioterapi telah diterima sebagai sebuah modalitas penting pada pengobatan penyakit kanker tidak lama setelah ditemukan sinar X pada akhir abad XIX disamping modalitas lain seperti pembedahan dan khemoterapi. Modalitas ini berkembang dengan pesat mengikuti perkembangan teknologi pada umumnya. Radiasi eksterna yang merupakan metode pemberian radiasi konvensional telah berubah dengan kemampuan meningkatnya tegangan yang dihasilkan oleh sistem generator pengahasil foton. Semakin tinggi tegangan yang dihasilkan semakin optimal pula hasil pengobatan., yakni diperolaeh kematian jaringan tumor sebanyak-banyaknya tetapi kerusakan jaringan sehat sekitarnya adalah minimal. Radiasi eksterna diawali dengan penggunaan anode stastis yang menghasilkan tegangan sebanyak 10 kilo volt, dan sekarang dengan teknologi akselerator dapat dihasilkan tegangan tinggi dalam penggunaan untuk kesehatan sampai dengan 15 Mega Volt di samping elektron. Di Negara maju akselerator untuk kesehatan juga telah merambah penggunaan neutron, proton serta parikel berat lainnya. Sejarah Akselerator adalah alat yang dipakai untuk mempercepat gerak partikel bermuatan seperti elektron, proton, inti-inti ringan, dan inti atom lainnya. Mempercepat gerak pertikel bertujuan agar pertikel tersebut bergerak dengan cepat sehingga memiliki energi kinetik yang sangat tinggi. Untuk mempercepat gerak partikel ini diperlukan medan listrik ataupun medan magnet. Dilihat dari j enis gerakan medan partikel, ada dua jenis akselerator, yaitu akselerator dengan gerak partikelnya lurus (lebih dikenal sebutan akselerator liniear)dan gerak partikelnya melingkar (akselerator magnetik). Akselereator gerak pertama kali dikembangkan oleh dua orang fisikawan Inggris, J.D. Cockroft dan E.T.S Walton, di Laboratorium Cavendish, Universitas Cambrige pada 1929. atas jasanya itu, mereka dianugrahi hadiah Nobel bidang fisika pada 1951. pada mulanya, a kselerator partikel dipakai untuk penelitian fisika energi tinggi dengan cara menabrakan partikel berkecepatan sangat tinggi kew target tertentu. Namun, ada beberapa jenis akselerator partikel yang dirancang untuk m emproduksi radiasi berenergi tinggi untuk keperluan radioterapi. Tabung Betatron dan Sinkrotron Elektron Untuk mendapatkan sinar-X dengan energi yang sangat tinggi, para il muwan telah membangun mesin pembangkit sinar-X yang sangat kuat. Salah satu diantaranya adalah mesin pembangkit yang diberi nama betatron. Mesin pada prinsipnya adalah suatu tabung sinar-X berukuran sangat besar. Betatron peartama kali diperkenalkan pada 1941 oleh Donald William Kerts dari Univer sitas Illinois, Amerika Serikat. Panamaan Betatron mengacu pada salahsatu jenis sinar radioakatif yaitu sinar-ß ,
yang merupakan aliran elektron yang berkecepatan tinggi. Betatron terdiri atas tabung kaca hampa udara berbentuk cincin raksasa yang diletakan diantara dua kutub magnet yang sangat kuat. Penyuntik berupa filamen panas yang berperan sebagai pemancar elektron dipasang untuk menginjeksi aliran elektron ke dalam tabung pada sudut tertentu. Setelah elektron disuntikan ke dalam tabung, ada dua gaya yang akan bekerja pada elektron tersebut. Gaya yang pertama membuat elektron bergerak mengikuti lengkungan tabung. Di dalam medan magnet, partikel akan bergerak melingkar. Gaya yang kedua berperan mempecepat gerak elektron hingga kecepatannya semakin tinggi. Melalui gaya ke dua ini, elektron memperoleh energi kinetik yang sangat besar. Dalam waktu sangat singkat, elekttron akan bergerak melingkar di dalam tabung beberapa ribu kali. Apabila energi kinetik elektron telah mencapai nilai tertentu, elektron dibelokan dari jalur lengkungannya sehingga dapat menabrak target secara langsung yang berada di tepi ruangan. Dari proses tabrakan ini pancarkan sinar X berenergi sangat tinggi. Sebagi besar Betatron menghasilkan elelktron berenergi kira-kira 20 MeV. Betatron memiliki kelemahan karena mesin itu memerlukan magnet berukuran sangat besar guna mendapatkan perubahan fluks yang diperlukan untuk mempercepat elektron. Untuk mengatasi kelemahan ini, diperkenalkan jenis akselerator elektron lainnya yang menggunakan magnet yang berbentuk cincin yang diberi nama sinkrontron elektron. Alat ini berfungsi sebagai pemercepat elektron yang mampu menghasilkan elektron dengan energi kinetik lebih besar di bandingkan Betatron. Elektron dengan energi anatara 50-100 kV dipancarkan dari filamen untuk selanutnya dipercepat di dalam alat. Pada saat akhir proses percepatan, elektron ditabrakan menuju sasaran sehingga dihasilkan sinar X dengan energi dan intensitas tinggi. Aplikasi LINAC Akselerator linier (Linear Accelerator, LINAC) paertama kali diperkenalkan oleh R. Wideroe di Swiss pada 1929, namun unjuk kerjanya saat itu kurang memuaskan. LINAC mempunyai kelebihan dan kekurangan dibandingkan dengan akselerator magnetik. Di samping itu, penyutikan artikel yang akan dipercepat dalam akseleratormagnetik sangat sulit dilakukan, sedang pada LINAC partikel dalam bentuk berkas terkolimasi secara otomatis terpencar ke dalam tabung akselerator. LINAC dapat dipakai untuk mempercepat partikel hingga berenergi di atas 1 BeV. Betatron praktis tidak mungkin mencapai energi setinggi karena memerlukan magnet berukura sangat besar. LINAC semula dipakai untuk mempercepat partikel bermuatan positif seperti proton. Namun, setelah berbagai modifikasi, mesin dapat pula dipakai untuk mempercepat partikel bermuatan negatif seperti elektron. Dalam hal ini, elektron yang dipercepat mampu bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya (elektron dengan energi 2 MeV bergerak dengan keceaptan 0,98 c, dengan c adalah keepatan cahaya). Jika elektron berenergi tinggi itu ditabrakan pada target dari logam berat maka dari pesawat LINAC akan di pancarkan sinar-X bernergi tinggi. Radioterapi dapat juga dilakukan dengan menggunakan elektron berenergi tinggi. Elektron yang dipercepat dalam LINAC dapat lamgsung di manfaatkan untuk radioterapi tanpa harus di tabrakan terlebih dahulu dengan logam berat. Jadi, LINAC dapat juga berperan sebagai sumber radiasi partikel berupa elektron cepat yang dapat dimanfaatkan untuk radioterapi tumor.
Akselerator Partikel, Einstein dan Energi Masa Depan Pernahkah kalian menonton film atau malah membaca novel Angels & Demons? Di film tersebut dikisahkan Robert Langdon, ahli simbologi mengungkap
kejahatan terstruktur dari organisasi rahasia bernama Illuminati. Illuminati mencoba meledakkan kota Vatikan dengan sebuah bom (sebenarnya sebuah antimateri) yang dicuri dari CERN (Organisasi Penelitian Nuklir Eropa). Oke, kita gak kan ngebahas tentang antimateri dulu. CERN tak seperti yg gue kira, ternyata bukan organisasi fiktif, mereka benar2 ada tepatnya berada di Swiss. Di novel Angels & Demons dikisahkan mereka mengembangkan sebuah teknologi yang disebut LHC (Large Hadron Collider) sebuah teknologi yg mungkin terbesar yg pernah dibangun manusia, berbentuk Lingkaran berdiameter 8 km dan memiliki panjang 27 km! ditanam di bawah tanah melintasi perbatasan Swiss sampai Prancis.
Terowongan LHC
LHC adalah sebuah akselerator partikel, akselerator partikel ini berfungsi mempercepat kecepatan sebuah partikel sampai mencapai kecepatan cahaya (kurang lebih 300 km/sekon) dengan menggunakan medan elektromagnetis. Bila dua buah partikel berkecepatan cahaya ditabrakan maka akan terjadilah sebuah energi besar sesuai dengan persamaan Einstein:
E=mc2 dengan; E= energy m=massa c=kecepatan cahaya Bila partikel yg ditabrakan tadi memiliki massa yg padat (berat) maka dipastikan energi yg dihasilkan juga luar biasa besar. Pernah mendengar teori Big Bang? Ya, teori Big Bang adalah teori penciptaan alam semesta hasil dari ledakan besar, nah, LHC mengkondisikan keadaannya sama seperti saat2 alam semesta terbentuk(sesaat setelah Big Bang) saat dimana terjadi tabrakan antar-bintang berkecepatan cahaya yg melahirkan energi yg suhunya bahkan mencapai 10 milyar derajat celcius. Energi yg dihasilkan dari peristiwa ini ramah lingkungan, tanpa polusi dan yang pasti tak seberbahaya nuklir. Namun pengembangan LHC terus dilakukan sebelum teknologi menjanjikan ini dapat menggantikan bahan bakar fosil yg semakin hari semakin menipis persediaannya. Last word, inilah energi masa depan umat manusi
Bagaimana akselerator partikel bekerja? Ini penjelasannya Muhammad Rahman
Para fisikawan partikel termasuk salah satu pekerjaan paling keren, menghancurkan partikel sub-atomik menggunakan kecepatan super cepat untuk mengungkap misteri kejadian alam semesta. Smasher atom atau akselerator partikel adalah ruang atom atau partikel sub-atomik saling bertabrakan dengan kecepatan hampir mendekati kecepatan cahaya.
Tabrakan ini menciptakan partikel baru dan radiasi yang memberitahu para ilmuwan tentang materi. Baca dan lihat keadaan akselerator tebesar didunia yang menghasilkan 'partikel tuhan' : Seputar penemuan partikel Tuhan "Tujuan kami untuk memahami bagaimana dunia ini disatukan", kata Roger Dixon, kepala divisi akselerator di Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) di Batavia, Illinois. Ketika orang berbicara tentang pengancuran atom, mereka biasanya langsung mengacu pada akselerator partikel raksasa di laboratorium fisika bawah tanah milik CERN. Namun pada kenyataannya, televisi yang saban hari dilihat juga merupakan akselerator partikel. Istilah "tabung" berasal dari tabung sinar katoda, tabung vakum (hampa udara) yang menembakkan berkas elektron pada layar fluorescent. Elektron kecepatan tinggi bertabrakan dengan molekul fosfor di layar kemudian menghasilkan titik cahaya atau dalam dunia layar disebut pixel. Smasher atom raksasa beroperasi dengan prinsip yang sama, namun pada skala yang lebih besar. Partikel sengaja dibuat berjalan pada jarak tertentu dengan kecepatan super cepat dan tabrakan menghasilkan beberapa partikel sub-atom lain dan radiasi mengubah energi menjadi massa. Konsep ini seperti yang dijelaskan oleh Einstein dengan formula persamaan E = mc2. Kalau pada bom atom di Hirosima dan Nagasaki mengubah massa menjadi energi, smasher atom mengubah energi menjadi masa. Ada dua bentuk akselerator partikel : akselerator linear mengirim partikel dalam garis lurus menuju target, sedangkan akselerator melingkar atau synchrotrons mengirim partikel dalam bentuk lintasan melingkar.
Para pemain utama Akselerator terbesar dan paling kuat di dunia adalah Large Hadron Collider (LHC) milik CERN, di Jenewa. Berada dibawah tanah dengan kedalaman 574 kaki (175 meter) hingga perbatasan Perancis - Swiss, LHC ini berbentuk melingkar dengan panjang lintasan 17 mil (27 kilometer). Didalam LCH ini, dua sinar proton dibuat berjalan dengan arah yang berlawanan, dipercepat dengan rongga frekuensi radio. Rongga menghasilkan medan listrik dalam arah yang sama dengan partikel, partikel memberikan tendangan energi besar, Myers mengatakan ini seperti orang tua mendorong anak dalam permainan bundaran. Setiap berkas dari perjalanan di simpan di ultrahigh vakum (tekanan udara lebih rendah dari permukaan Bulan). Berkas (sinar proton) dikemudikan oleh superkonduktor magnet sebesar 8,3 Tesla atau sekitar 100.000 kali lebih kuat dari medan magnet Bumi. Magnet didinginkan sampai suhu 2 derajat Kelvin atau sekitar -456 Fahrenheit (-271 derajat Celcius) menggunakan sistem krogenik terbesar di dunia. Ketika proton yang dipercepat itu berbenturan, ada detektor khusus "melihat" yang dihasilkan partikel dan radiasi yang mereka hasilkan.
Para ilmuwan menggunakan LHC untuk menciptakan kondisi lingkungan mirip setelah sepersekian detik tejadi Big Bang. Pada bulan Juli 2012 lalu, LHC menarik perhatian internasional ketika para ilmuwan melaporkan menemukan pastikel High Boson, partikel ini menjelaskan bagaimana partikel lain mendapatkan massa mereka. "Kami tidak akan berada disini, kita tidak akan memilki massa, kita tidak akan ada tanpa partikel ini", kata Steve Myers, direktur akselerator dan teknologi di CERN. Menemukan itu "seperti mencari jarum di tumpukan satu juta jerami", kata Myers menambahkan. LHC ditutup sementara pada tahun 2013 untuk meningkatkan energi berkas tersebut dan dijadwalkan kembali beroperasi pada awal tahun 2015. Penutupan ini tentunya untuk mengganti atau menambahkan beberapa bagian baru menjadi lebih sempurna. Di Amerika Serikat, Fermilab akselerator terbesar kedua di dunia bernama Tevatron sebelumnya juga pernah ditutup pada tahun 2011. Tevatron adalah akselerator pertama yang menggunakan superkonduktor elektromagnet, digunakan untuk menemukan sebuah partikel sub-atomik baru yang dikenal sebagai Top Quark. Injektor Utama Fermilab untuk Tevatron masih beroperasi sampai sekarang dan ilmuwan menggunakannya untuk mengirim berkas neutrino, atau partikel hantu yang jarang berinteraksi dengan materi normal ke tambang bawah tanah di Minnesota yang jaraknya 455 mil (732 kilometer). Injektor utama ini digunakan untuk mempercepat proton dan antiproton sebelum dimasukkan kedalam Tevatron. Di masa depan, para insinyur Fermilab berharap untuk membuat akselerator linear yang menggunakan superkonduktor rongga frekuensi radio, ini merupakan ruang logam untuk menghasilkan medan listrik yang diperlukan untuk mempercepat partikel dalam energi tinggi. Satu-satunya US collider partikel yang saat ini masih beroperasi adalah Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) di Brookhaven National Laboratory di Upton, NY. Mesin ini "hanyalah senter yang semakin kuat", kata Dixon kepala Fermilab dari divisi akeselerator. "Ketika anda membuat energi yang lebih tinggi dan lebih kuat, anda melihat detail halus dan lebih halus dari meteri dan bagaimana itu disatukan", kata Dixon menambahkan.
Akselerator lain Stanford Linear Accelerator, atau SLAC, di Menlo Park, California memiliki panjang 2 mil (3,2 kilometer) adalah akselerator linear terpanjang di dunia. Akselerator ini menghasilkan elektron menggunakan sumber ion frekuensi radio untuk mempercepat elektron dan positron hingga 50 GeV. Akselerator ini membatasi tegangan yang diterapkan untuk mencegah kerusakan. Sekarang, para peneliti di University of Texas di Austin dan mungkin ditempat lain sedang mengembangkan akselerator yang sama sekali berbeda - akselerator ini kemungkinan bisa digunakan diatas meja, tidak memerlukan tempat yang bermil-
mil jauhnya. Akselerator untuk penelitian para ilmuwan menggunakan energi yang sangat besar dan pada energi yang lebih rendah akselerator partikel banyak digunakan dalam ilmu kedokteran. Misalnya terapi partikel digunakan untuk mengobati kanker.
B i d a n g T ek n o l o g i A k s e l e r at o r d a n F i s i k a N u k l i r Bidang Teknologi Akselerator dan Fisika Nuklir terdiri dari pejabat fungsional peneliti dan pejabat fungsional terkait yang lain. Bidang ini mempunyai tugas melaksanakan penelitian dan pengembangan di bidang teknologi akselerator dan fisika nuklir dengan rincian tugas sebagai berikut:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Melaksanakan penelitian dan pengembangan di bidang akselerator zarah energi rendah dan menengah. Melaksanakan penelitian dan pengembangan di bidang aplikasi akselerator. Melaksanakan penelitian dan pengembangan teknologi di bidang fisika nuklir Melaksanakan pengembangan rancang bangun komponen, subsistem atau sistem akselerator zarah energi tinggi. Melaksanakan pengembangan pengendalian reaktor nuklir Melaksanakan pengembangan pemusnahan material radioaktif Melaksanakan pengembangan pemanfaatan akselerator zarah energi tinggi untuk industri
Gener ator netron
Akselerator Partikel untuk Radioterapi 349 hari ago by Admin 0 Oleh : Mukhlis Akhadi
Penggunaan radiasi dalam bidang kedokteran terus menunjukkan peningkatan dari waktu ke waktu. Dalam bidang kedokteran, pemanfaatan teknik nuklir ini meliputi tindakantindakan radiodiagnosa, radioterapi, dan kedokteran nuklir. Ketiga jenis kegiatan tersebut umumnya menggunakan sumber radiasi yang spesifikasi fisiknya berbeda-beda. Penggunaan radiasi pengion untuk keperluan diagnosa dalam bidang kedokteran disebut radiodiagnosa, yaitu suatu metode untuk mengetahui ada tidaknya kelainan dalam tubuh dengan menggunakan radiasi pengion, terutama sinar-X. Untuk tujuan medik, tubuh manusia yang pada prinsipnya dapat dibedakan baik secara anatomi maupun fisiologi, pada mulanya merupakan objek yang tidak dapat dilihat secara langsung oleh mata. Namun, dengan ditemukannnya sinar-X, tubuh manusia ternyata dapat diubah menjadi objek yang transparan. Sinar-X mampu membedakan kerapatan dari berbagai jaringan dalam tubuh manusia yang dilewatinya. Dengan penemuan sinar-X ini, informasi mengenai tubuh manusia menjadi mudah diperoleh tanpa perlu melakukan operasi bedah. Masyarakat mulai percaya pada kemampuan sinar-X ketika Roentgen mempertontonkan gambar foto telapak tangan dan jari-jari istrinya yang memakai cincin yang dibuat menggunakan sinar-X. Selain untuk keperluan radiodiagnosa, radiasi pengion jenis foton (sinar-_ dan sinar-X) dalam perkembangan berikutnya juga dimanfaatkan untuk radioterapi. Kedua jenis radiasi tersebut mempunyai daya tembus yang tinggi terhadap organ tubuh dengan kemampuan tembusnya ditentukan oleh besar energi yang dimilikinya. Selain menggunakan radiasi foton, sejak beberapa dasawarsa lalu juga telah dirintis pemanfaatan berbagai jenis partikel nuklir untuk radioterapi. Kini, ada berbagai jenis radiasi pengion untuk keperluan radioterapi yang dibangkitkan menggunakan akselerator (alat pemercepat) partikel. Akselerator adalah alat yang dipakai untuk mempercepat gerak partikel bermuatan seperti elektron, proton, inti-inti ringan, dan inti atom lainnya. Mempercepat gerak partikel bertujuan agar partikel tersebut bergerak sangat cepat sehingga memiliki energi kinetik yang sangat tinggi. Untuk mempercepat partikel ini diperlukan medan listrik ataupun medan magnet. Dilihat dari jenis gerakan partikel, ada dua jenis akselerator, yaitu akselerator dengan gerak partikelnya lurus (lebih dikenal dengan sebutan akselerator linier) dan gerak partikelnya melingkar (akselerator magnetik). Akselerator partikel pertama kali dikembangkan oleh dua orang fisikawan Inggris, J.D. Cockcroft dan E.T.S. Walton, di Laboratorium Cavendish, Universitas Cambridge pada 1929. Atas jasanya ini, mereka dianugerahi hadiah Nobel bidang fisika pada 1951. Pada mulanya, akselerator partikel dipakai untuk penelitian fisika energi tinggi dengan cara menabrakkan partikel berkecepatan sangat tinggi ke target tertentu. Namun, ada beberapa jenis akselerator partikel yang dirancang untuk memproduksi radiasi berenergi tinggi untuk keperluan radioterapi. Tabung sinar-X merupakan contoh paling sederhana tentang jenis akselerator partikel tunggal. Dalam tabung ini, elektron yang dipancarkan oleh filamen panas dipercepat melalui tabung hampa menuju target tungsten atau wolfram (W) yang diberi beda potensial positif tinggi terhadap sumber elektron. Sinar-X terpancar ketika elektron berkecepatan tinggi tersebut berhenti dalam target. Tabung sinar-X dioperasikan dalam beda tegangan hingga kira-kira 2 x 106 V. Hal itu berarti elektron dipercepat di dalam tabung hingga memiliki energi kinetik sebesar 2 x 106 eV, dan sinar-X yang dihasilkannya memiliki energi maksimum 2 x 106 eV atau 2 MeV.
Tabung Betatron dan Sinkrotron Elektron
Untuk mendapatkan sinar-X dengan energi yang sangat tinggi, para ilmuwan telah membangun mesin pembangkit sinar-X yang sangat kuat. Salah satu di antaranya adalah mesin pembangkit yang diberi nama betatron. Mesin ini pada prinsipnya adalah suatu tabung sinar-X berukuran sangat besar. Betatron pertama kali diperkenalkan pada 1941 oleh Donald William Kerst dari Universitas Illinois, Amerika Serikat. Penamaan betatron mengacu pada salah satu jenis sinar radioaktif, yaitu sinar-ß, yang merupakan aliran elektron berkecepatan tinggi. Betatron terdiri atas tabung kaca hampa udara berbentuk cincin raksasa yang diletakkan di antara dua kutub magnet yang sangat kuat. Penyuntik berupa filamen panas yang berperan sebagai pemancar elektron dipasang untuk menginjeksikan aliran elektron ke dalam tabung pada sudut tertentu. Setelah elektron disuntikkan ke dalam tabung, ada dua gaya yang akan bekerja pada eletron tersebut. Gaya yang pertama membuat elektron bergerak mengikuti lengkungan tabung. Di dalam medan magnet, partikel akan bergerak melingkar. Gaya yang kedua berperan mempercepat gerak elektron hingga kecepatannya semakin tinggi. Melalui gaya kedua ini, elektron memperoleh energi kinetik yang sangat besar. Dalam waktu sangat singkat, elektron akan bergerak melingkar di dalam tabung beberapa ribu kali. Apabila energi kinetik elektron telah mencapai nilai tertentu, elektron dibelokkan dari jalur lengkungnya sehingga dapat menabrak target secara langsung yang berada di tepi ruangan. Dari proses tabrakan ini dipancarkan sinar-X berenergi sangat tinggi. Sebagian besar betatron menghasilkan elektron berenergi kira-kira 20 MeV. Betatron memiliki kelemahan karena mesin itu memerlukan magnet berukuran sangat besar guna mendapatkan perubahan fluks yang diperlukan untuk mempercepat elektron. Untuk mengatasi kelemahan ini, diperkenalkan jenis akselerator elektron lainnya yang menggunakan magnet berbentuk cincin yang diberi nama sinkrotron elektron. Alat ini berfungsi sebagai pemercepat elektron yang mampu menghasilkan elektron dengan energi kinetik lebih besar dibandingkan betatron. Elektron dengan energi antara 50 – 100 kV dipancarkan dari filamen untuk selanjutnya dipercepat di dalam alat. Pada saat akhir proses percepatan, elektron ditabrakkan menuju sasaran sehingga dihasilkan sinar-X dengan energi dan intensitas tinggi. Akselerator Linier
Akseletaror linier ( Linear Accelerator , LINAC) pertama kali diperkenalkan oleh R. Wideroe di Swiss pada 1929, namun unjuk kerjanya saat itu kurang memuaskan. LINAC mempunyai kelebihan dan kekurangan dibandingkan dengan akselerator magnetik. Kelebihan LINAC adalah alat ini memerlukan magnet dengan ukuran yang jauh lebih kecil dibandingkan pada akselerator magnetik untuk menghasilkan partikel dengan energi kinetik yang sama. Ukuran alat dan biaya yang diperlukan untuk mengoperasikan LINAC kira-kira proporsional dengan energi akhir partikel yang dipercepat. Sedang pada akselerator magnetik, tenaga yang diperlukan akan lebih tinggi untuk menghasilkan energi akhir partikel yang sama besarnya. Oleh sebab itu, untuk mendapatkan partikel berenergi sangat tinggi, LINAC akan lebih ekonomis dibandingkan akselerator magnetik. Di samping itu, penyuntikan partikel yang akan dipercepat dalam akselerator magnetik sangat sulit dilakukan, sedang pada LINAC partikel dalam bentuk berkas terkolimasi secara otomatis terpancar ke dalam tabung akselerator.
LINAC dapat dipakai untuk mempercepat partikel hingga berenergi di atas 1 BeV. Betatron praktis tidak mungkin mencapai energi setinggi itu karena memerlukan magnet berukuran sangat besar. LINAC semula dipakai untuk mempercepat partikel bermuatan positif seperti proton. Namun, setelah melalui berbagai modifikasi, mesin ini dapat pula dipakai untuk mempercepat partikel bermuatan negatif seperti elektron. Dalam hal ini, elektron yang dipercepat mampu bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya (elektron dengan energi 2 MeV bergerak dengan kecepatan 0,98 c, dengan c adalah kecepatan cahaya). Jika elektron berenegi tinggi itu ditabrakkan pada target dari logam berat maka dari pesawat LINAC ini akan dipancarkan sinar-X berenergi tinggi. Radioterapi dapat juga dilakukan menggunakan elektron berenergi tinggi. Elektron yang dipercepat dalam LINAC dapat langsung dimanfaatkan untuk radioterapi tanpa harus ditabrakkan terlebih dahulu dengan target logam berat. Jadi, LINAC dapat juga berperan sebagai sumber radiasi partikel berupa elektron cepat yang dapat dimanfaatkan untuk radioterapi tumor. Akselerator Proton
Radioterapi dengan foton mengandalkan kemampuan foton dalam menghancurkan sel kanker. Jika foton ditembakkan pada suatu sasaran, elektron-elektron dalam atom sasaran itu akan menyerap energi foton sehingga elektron memiliki energi yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan inti atom. Proses lepasnya elektron ini disebut ionisasi. Elektron-elektron inilah yang berperan besar dalam proses penghancuran sel kanker. Dalam perjalanannya di dalam organ, elektron akan mengionisasi molekul DNA dalam sel, sehingga sel-sel kanker mengalami kerusakan yang akhirnya mati. Proton memberikan banyak harapan pada para ahli radiologi untuk pengobatan kanker dengan ketepatan tinggi. Sejak 1946, fisikawan Robert Wilson dari Harvard telah menyadari kemungkinan pemanfaatan proton untuk tujuan pengobatan. Wilson mengamati bahwa berkas proton dengan energi tertentu bergerak menempuh garis lurus dengan panjang jejak relatif sama. Hal ini berarti jika berkas proton ditembakkan ke organ tubuh, volume organ yang teradiasi proton itu adalah seluas berkas proton dikalikan panjang jejaknya di dalam tubuh. Wilson juga mengamati bahwa berkas proton akan kehilangan sebagian besar energinya pada akhir lintasannya. Oleh sebab itu, berkas proton akan memberikan sebagian besar dosis radiasinya pada organ tubuh di akhir lintasannya. Sifat ini dapat dimanfaatkan untuk mengkonsentrasikan sebagian besar dosis radiasi proton pada suatu daerah di mana kanker bersarang. Dengan teknik ini, sel-sel di permukaan tubuh yang dilalui berkas proton tidak banyak mengalami kerusakan. Jadi, proton akan jauh lebih efektif dibandingan dengan sinar-_ jika dipakai untuk radioterapi kanker yang bersarang di kedalaman jauh di bawah permukaan tubuh. Sifat menguntungkan lainnya yang dimiliki proton adalah bahwa panjang jejaknya di dalam tubuh sangat ditentukan oleh besar energi yang dimilikinya. Semakin besar energi proton, akan semakin panjang lintasannya. Sifat ini sangat menguntungkan karena pemberian dosis radiasi pada kanker yang bersarang di kedalaman tubuh dapat diatur melalui pengaturan energi proton yang akan ditembakkan ke sasaran itu. Dengan pengaturan energi yang tepat, berkas proton mampu mencapai tempat dimana kanker bersarang dan akan menyerahkan sebagan besar energinya ke sasaran yang dituju. Dengan teknik ini, sel-sel normal yang dilalui berkas proton yang berada di antara permukaan tubuh dan tempat kanker bersarang tidak akan banyak mengalami kerusakan. Proton merupakan partikel nuklir bermuatan positif sehingga dapat dipercepat di dalam akselerator. Mempercepat gerak proton ini bertujuan untuk mendapatkan proton dengan energi sesuai dengan yang diinginkan. Karena dapat dipercepat, maka energi proton dapat diatur sedemikian rupa disesuaikan dengan kedalaman organ di mana kanker bersarang. Keuntungan yang paling utama dan tidak dimiliki oleh teknik radioterapi kanker lainnya adalah bahwa berkas proton dapat diarahan secara tepat menuju sasaran. Karena proton bermuatan listrik maka berkas itu dapat diarahkan dengan medan magnet dari luar. Itulah sebabnya, proton dapat dipakai untuk radioterapi kanker yang bersarang dalam organ tubuh yang sangat sensitif seperti mata dan otak. Karena gerakan proton dapat diarahkan maka proton tidak akan mengalami banyak hamburan ketika bertabrakan dengan inti atom sel-sel dalam tubuh. Dengan demikian, para dokter dapat memberikan dosis proton kepada pasien dalam jumlah besar tanpa ada rasa takut akan timbulnya efek samping terhadap sel-sel normal di
sekelilingnya. Dalam radioterapi dengan proton ini, dosis radiasi yang diberikan kepada pasien bisa tiga kali lebih besar dibandingkan jika radioterapi dilakukan dengan sinar-_. Teknik radioterapi dengan proton telah diuji coba penggunaannya di berbagai negara maju. Fermi Lab telah mengupayakan pembuatan alat pemercepat partikel ukuran kecil dengan panjang melintang kurang dari 6 m. Setelah diuji coba, mesin tersebut kemudian dipindahkan ke Pusat Medis Universitas Loma Linda di bagian selatan California. Alat ini merupakan pemercepat partikel pertama di dunia yang dipakai untuk radioterapi kanker dengan proton. Proyek di Loma Linda akhirnya membangkitkan kesadaran para pakar radioterapi di seluruh dunia bahwa berkas proton dapat dimanfaatkan secara efektif untuk radioterapi kanker dengan ketepatan tinggi, bahkan untuk kanker yang bersarang di tempat sangat sensitif yang tidak bisa dijangkau dengan teknik pengobatan lainnya. Beberapa pusat riset fisika nuklir seperti Harvard (AS), Uppsala (Swedia), dan Louvain-La-Neuva (Belgia) telah melengkapi akseleratornya dengan berkas proton untuk radioterapi kanker. Pelaksanaan radioterapi kanker dengan proton telah diuji coba di beberapa negara. Inggris, sejak 1989 telah mengoperasikan akselerator proton di Douglas Cyclotron Centre. Pasien penderita kanker mata ocular melanoma mengalami pengobatan di tempat ini. Di Harvard juga telah berhasil dilakukan pengobatan pasien chordoma, sejenis kanker yang merusak batang otak. Jepang juga memiliki fasilitas radioterapi dengan proton di Universitas Tsukuba dan berhasil mengobati pasien kanker dengan baik. Generator Netron
Penelitian radioterapi dengan netron mulai dilakukan sejak 1950 di Hammersmith Hospital di London. Sejak 1970, setelah diperoleh cukup data tentang efek netron terhadap berbagai jaringan tubuh, pemanfaatan netron untuk radioterapi mulai dilakukan. Perbedaan utama antara radioterapi dengan netron dan sinar-X terletak pada cara interaksi berkas radiasi tersebut dengan sel-sel kanker. Di sinilah netron memiliki kelebihan dibanding sinar-X. Netron berinteraksi secara langsung dengan inti atom H. Bahan-bahan yang banyak mengandung H akan lebih banyak menyerap energi netron dibanding bahan lainnya. Jaringan lunak tubuh manusia sebagian besar terdiri atas air yang tentu saja banyak mengandung atom H, sedang jaringan keras seperti tulang tidak banyak mengandung H. Berdasarkan perbedaan kadar kandungan H ini, maka netron dapat menghancurkan sel kanker yang bersarang dalam jaringan lunak tanpa memberi efek pada jaringan keras. Sedang sinar-X akan lebih banyak terserap oleh jaringan keras, sehingga efeknya pun akan lebih banyak menimpa jaringan tersebut. Dalam siklus hidupnya, ada saat di mana sel kanker berada dalam masa istirahat. Dalam fase ini, sel kanker relatif tahan terhadap radiasi dan ada kemungkinannya tidak akan mati oleh penyinaran dengan sinar-X. Sebagai akibatnya, dapat tumbuh lagi kanker pasca penyinaran. Netron mempunyai kelebihan dibandingkan sinar-X untuk radioterapi kanker yang perkembangannya lambat, di mana sebagian besar sel kanker berada pada fasa istirahat. Kerusakan besar pada sel kanker akibat penyerapan energi netron tidak memungkinkan sel kanker itu hidup lagi. Dalam beberapa kasus penyakit kanker, ada suatu sel yang dinamakan sel hipoksit, yaitu sel yang dapat hidup dan berkembang biak meskipun kekurangan suplai oksigen. Sinar-X ternyata kurang efektif untuk membunuh sel kanker semacam ini dibanding dengan kemampuannya dalam membunuh sel yang banyak mendapatkan suplai oksigen. Kerusakan yang ditimbulkan oleh sinar-X pada sel kanker sangat ditentukan oleh keberadaan unsur oksigen di tempat itu. Netron, karena sebagian besar energinya diserap oleh atom H, dapat membunuh sel hipoksit dengan kemampuan dua kali lipat dibandingkan sinar-X. Masalah yang dihadapi dalam pemanfaatan netron untuk radioterapi ini adalah diperlukannya mesin pembangkit netron bernama Cyclotron dalam ukuran besar untuk memproduksi netron berenergi tinggi. Netron dengan energi rendah (7,5 MeV) hanya bisa dipakai untuk terapi kanker di dekat permukaan tubuh. Sedang untuk menghancurkan sel kanker di kedalaman tubuh diperlukan netron berenergi kinetik tinggi, yaitu sekitar 30 MeV. Sayangnya, netron merupakan partikel yang tidak bermuatan listrik sehingga tidak bisa dipercepat untuk memperbesar energinya di dalam akselerator. Sebagai langkah awal dalam pemanfaatan netron untuk radioterapi, kini telah berhasil dikembangkan mesin Cyclotron baru yang mampu memproduksi netron berenergi tinggi. Cyclotron di Catterbredge mampu mempercepat proton hingga berenergi
65,5 MeV. Proton itu selanjutnya ditabrakkan ke sasaran yang dibuat dari unsur Be untuk memproduksi neutron dengan energi antara 30 – 40 MeV. Netron berenergi tinggi ini mampu mencapai tumor yang bersarang di kedalaman tubuh. EULIMA dan HIMAC
Pemanfaatan radiasi jenis foton untuk terapi ternyata menemui beberapa kendala, sehingga hanya kanker pada bagian-bagian tubuh tertentu yang dapat diobati dengan baik menggunakan radiasi foton. Salah satu kendala utamanya adalah bahwa berkas foton yang ditembakkan ke dalam tubuh akan kehilangan sebagian besar energinya pada awal lintasannya. Jika posisi kanker yang akan diobati berada jauh di kedalaman tubuh, akan banyak sel norma di permukaan maupun di dalam tubuh yang mengalami kerusakan karena dilewati oleh berkas foton tersebut. Untuk mengatasi kendala yang ditemui dalam radioterapi dengan foton, suatu tim internasional yang terdiri dari para ahli radioterapi, radiologi, dan fisika nuklir dari negara-negara Eropa Barat seperti Belgia, P erancis, Jerman, Italia, Netherlands, dan Inggris telah melakukan studi untuk proyek akselerator medis menggunakan berkas ion berupa inti ringan. Proyek ini dinamakan EULIMA ( European Light Ion Medical Accelerator ). Berkas ion inti ringan adalah suatu inti atom bermuatan positif yang kehilangan semua elektronnya sehingga ion itu hanya berisi proton dan netron (nukleon) yang terikat menjadi satu. Termasuk dalam inti ringan di sini adalah inti atom helium (He), carbon (C), dan oksigen (O). Meskipun inti-inti tersebut lebih berat dibandingkan proton, para ahli fisika nuklir cenderung mengatakannya sebagai inti ringan karena massanya relatif jauh lebih ringan dibandingkan dengan inti berat seperti uranium. Berkas ion ini memiliki tiga keuntungan sekaligus jika dipakai untuk radioterapi kanker, yaitu: 1.
Berkas ion mengandung neutron yang sebagian besar energinya diserap oleh hidrogen di dalam jaringan lunak tubuh manusia, sehingga dapat secara efektif menghancurkan sel kanker dibandingkan sinar-X dan proton.
2.
Berkas mengandung proton yang bermuatan listrik sehingga dapat dipercepat di dalam akselerator untuk mencapai energi tertentu dan dapat diarahkan ke sasaran secara tepat dengan medan magnet dari luar tubuh pasien.
3.
Karena tersusun atas proton dan netron, massa berkas ion lebih tinggi dibandingkan partikel tunggal seperti proton atau neutron saja, sehingga tidak mengalami banyak hamburan dalam menuju sasaran. Dengan demikian, berkas ion dapat ditembakkan dan diarahkan ke sasaran dengan ketepatan yang lebih tinggi dibandingkan proton.
Joseph Castro bersama timnya di Lawrence Berkeley Laboratory, California, merupakan perintis dalam penggunaan ion untuk radioterapi di awal 1980-an. Mereka telah melakukan pengobatan pasien tumor di kepala dan leher dengan berkas ion inti atom helium He, C, dan O. Hasil kerja Castro dan kawan-kawannya itu menunjukkan bahwa ion berat dapat dimanfaatkan untuk radioterapi tumor yang secara normal sangat sulit ditangani. National Institute of Radiobiological Science (NIRS), Jepang, telah membangun akselerator untuk keperluan medik berkekuatan besar yang mampu mempercepat ion-ion berat seperti silikon (Si), argon (Ar), dan neon (Ne). Fasilitas medik dengan ion berat ini dibangun di Chiba dan diberi nama HIMAC ( Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba) yang mulai dioperasikan sejak 1994 lalu. HIMAC memiliki keakuratan yang sangat tinggi dalam menembakkan radiasi ke sasaran, sehingga para dokter dapat memberikan dosis radiasi yang tinggi pada pasien kanker tanpa menimbulkan kerusakan yang berarti terhadap sel-sel normal di sekeliling sasaran. Di samping itu, pelaksanaan penyinarannya juga dapat dilakukan dalam waktu yang sangat singkat. Pasien kanker menjalani penyinaran dalam waktu kurang dari satu menit. Penutup
Hadirnya akselerator yang dapat dipakai dalam kegiatan medis untuk radioterapi membawa kabar baik bagi para penderita kanker yang hingga kini masih sulit diobati secara konvensional. Fasilitas radioterapi dengan akselerator ini merupakan sarana yang sangat bermanfaat untuk mempelajari metode interaksi antara partikel nuklir seperti proton, netron, maupun berkas inti dengan sel kanker. Penemuan-pemenuam baru dalam penelitian ini diharapkan dapat membantu mengatasi masalah kesehatan umat manusia, mengingat kematian tahunan akibat kanker meningkat dari waktu ke waktu. Data di Jepang, misalnya, menunjukkan bahwa kematian akibat kanker menempati rangking tertinggi sejak 1979. Jumlah kematian akibat kanker itu mencapai 223.604 kasus pada 1991, sedang jumlah pasien kanker baru diperkirakan mencapai 500.000 orang pada 2000.
Pihak pengelola rumah sakit beserta seluruh jajaran paramedisnya pun perlu membuka diri guna menambah wawasan untuk mengikuti perkembangan teknologi radioterapi di dunia internasional. Perlu diketahui pula bahwa kegiatan radioterapi yang melibatkan peralatan-peralatan canggih dan rumit seperti akselerator partikel tadi melibatkan cukup banyak tenaga ahli yang terdidik dari berbagai disiplin ilmu. Di samping itu, peralatan untuk penelitian dalam rangka pemanfaatan partikel nuklir untuk radioterapi merupakan fasilitas yang canggih dan sangat mahal. Oleh sebab itu, perlu dirintis adanya jembatan kerjasama antar beberapa instansi terkait yang melibatkan berbagai disiplin ilmu dalam rangka mengakomodasikan berbagai fasilitas dan sumber daya manusia yang ada untuk mempelajari berbagai aspek yang berkaitan dengan pemanfaatan partikel nuklir dalam radioterapi. Hal ini perlu ditempuh agar kita tidak tertinggal terlalu jauh oleh negara-negara maju dalam memberikan pelayanan kesehatan kepada masyarakat. Dengan kerjasama antar instansi ini pula akan diperoleh hasil penelitian yang bernilai tambah. Lembaga-lembaga penelitian juga dapat menerapkan hasil-hasil penelitiannya untuk kepentingan masyarakat luas. Daftar Pustaka
1.
Merrick, H., Sinar-X, Ilmu Pengetahuan Populer, Vol. 10, Grolier International Inc./P.T. Widyadara (1997) hal. 144151.
2.
Livingstone, M.S., Penghancur Atom, Ilmu Pengetahuan Populer, Vol. 10, Grolier International Inc./P.T. Widyadara (1997) hal. 158-167.
3.
Sutton, C., Neutron Attack Cancer, New Scientist (September 1985) pp. 40-43.
4.
Aminjoyo,
S., Peningkatan
Kesejahteraan
Masyarakat
dan
Kinerja
Industri
Melalui
Pendayagunaan
Akselerator, Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah P3TM-BATAN, Yogyakarta (14-15 Juli 1999), hal. xiv – xxv. 5.
Sutton, C., Subatomic Surgery Takes on the Tumours, New Scientist (August 1988) pp. 50-54.
6.
Taylor, J.R. and ZAFIRATOS, C.D., Modern Physics For Scientist and Engineers, Prentice Hall, Engelwood Cliffs, New Yersey 07632 (1991).
7.
Anonim, Persistent Quest, Research Activity 1997 , JAERI, Chiyoda-ku, Tokyo 100-0011, Japan (1997), pp. 49.
8.
Krane, K.S., Fisika Modern (Cetakan I, terjemahan oleh Hans J. Wospakrik & Sofia Niksolihin), Penerbit Universitas Indonesia, Salemba 4, Jakarta 10430 (1992).
9.
Anonim, New Cancer Treatment System with Heavy Particles, Science and Technology in Japan , Vol. 12 (47), Tokyo, Japan (July/September 1993), pp. 36-39.
10. Razzak, M.T. dan SUBKI, M.I., Aplikasi dan Perkembangan Teknologi Akselerator untuk Industri , Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah P3TM-BATAN, Yogyakarta (8-10 Juli 1997), hal. xiv – xxxii. 11. Anonim, State of Progress of Comprehensive 10 Year Strategy for Cancer Control, Science and Technology in Japan , Vol. 12 (47), Tokyo, Japan (July/September 1993), pp. 40-41. 12. Jihui, Q., Tisue, T. and Volkoff, A., Atom for Peace, Targeting Technical Cooperation for Results, IAEA Bulletin, Vol. 42(1), Vienna, Austria (March 2000), pp. 2-7. 13. Groth, S., Lasting Benefits, Nuclear Application in Health Care, IAEA Bulletin, Vol. 42 (1), Vienna, Austria (March 2000), pp. 33-40. 14. IAEA, The Annual Report for 1999 International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria (2000), pp. 44-49.
AKSELERATOR ION Akselerator ion merupakan alat yang dipakai untuk menggerakkan ion-ion sehingga mempunyai kecepatan tinggi yang kemudian ditumbukkan pada target untuk tujuan berbagai hal yang bermanfaat. Ada dua jenis akselerator ion yang berada di PTAPB-BATAN yaitu implantor ion dan generator neutron. Implantor ion ini merupakan yang pertama dan satu-satunya di Indonesia saat ini yang dibangun dengan sumber daya manusia dan sumber dana lokal. Sesuai dengan
namanya, mesin ini digunakan untuk mempercepat ion-ion yang kemudian dicangkokkan ke dalam suatu bahan untuk maksud-maksud modifikasi sifat-sifat dan kegunaan bahan. Aplikasinya meliputi dari riset-riset maju (advanced) di bidang komponen semikonduktor hingga pemakaian yang umum misalnya untuk pengerasan permukaan logam. Riset-riset di teknologi komponen semikonduktor yang paling populer adalah pembuatan sel surya untuk mengkonversi sinar matahari menjadi energi listrik. Riset maju lainnya yang dapat menggunakan alat implantor ion adalah modifikasi permukaan metal sehingga dapat tahan korosi pada suhu tinggi. Hasil riset ini akan bermanfaat misalnya pada komponenkomponen otomotif dan reaktor nuklir suhu tinggi. Riset menggunakan implantor ion yang manfaatnya dapat dirasakan langsung oleh masyarakat adalah modifikasi permukaan logam untuk menghasilkan ketahanan aus yang lebih baik, yang hasilnya dapat diaplikasikan pada industri alat-alat logam. Alat kedua dari akselerator ion adalah generator neutron. Di dalam alat ini ion-ion deuterium ditembakkan pada target tritium sehingga menghasilkan neutron. Berbeda dengan reaktor nuklir yang menghasilkan sebagian besar neutron termal, di dalam generator neutron dihasilkan neutron cepat. Salah satu pemakaian yang menonjol dari berkas neutron cepat adalah untuk menganalisis kandungan unsurunsur ringan dalam suatu bahan, misalnya mengukur kandungan protein dalam bahan pangan, mengukur kandungan sulfur dalam batubara. Walaupun lebih sensitif untuk mengukur unsur-unsur ringan, tetapi juga dapat dipakai untuk menganalisis kandungan logam-logam misalnya besi, timbal, aluminium dan beberapa unsur logam lainnya. Aplikasinya dapat diterapkan misalnya untuk mengukur pencemaran logam-logam pada endapan di sungai, mengukur kadar logam yang terserap oleh tumbuhan dan menentukan bentuk-bentuk pencemaran lainnya dalam air dan udara. Kedua alat ini dioperasikan dengan cukup aman, karena disamping sistem keselamatan dan proteksi yang cukup baik juga karena alat akselerator hanya memancarkan radiasi manakala sedang dioperasikan. Alat ini bukan termasuk kategori yang berpotensi terjadinya ledakan nuklir karena sama sekali tidak ada proses-proses yang menimbulkan terjadinya pengungkungan panas. Sehingga alat ini tidak harus dipasang pada fasilitas nuklir tetapi di laboratorium manapun yang dilengkapi dengan sistem proteksi yang sederhana (tidak secanggih di reaktor nuklir) tetapi memadai.
Akselerator Ion PTAPB BATAN
Prinsip Kerja Siklotron Sebagai Akselerator Magnetik Pemahaman tentang struktur materi selalu berkembang bersamaan dengan pengembangan mesin-mesin yang mampu mempercepat partikel-partikel bermuatan dengan energi yang sangat tinggi. Dalam eksperimen-eksperimen fisika inti sering diperlukan partikel penembak berenergi tinggi dimana penembakan atom-atom dengan elektron-elektron dipercepat sampai beberapa elektron volt sehingga dapat mengeksitasi elektron-elektron terluar dari atom tersebut. Akselerator adalah alat yang dipakai untuk mempercepat gerak partikel bermuatan seperti elektron, proton, inti-inti ringan, dan inti atom lainnya. Mempercepat gerak pertikel bertujuan agar pertikel tersebut bergerak dengan cepat sehingga memiliki energi kinetik yang sangat tinggi. Untuk mempercepat gerak partikel ini diperlukan medan listrik ataupun medan magnet. Dilihat dari jenis gerakan medan partikel, ada dua jenis akselerator, yaitu akselerator dengan gerak partikelnya lurus (lebih dikenal sebutan akselerator liniear) dan gerak partikelnya melingkar (akselerator magnetik) dengan jenis-jenisnya antara lain: Betatron, Siklotron, Generator Netron, EULIMA dan HIMAC. Siklotron merupakan salah satu jenis akselerator melingkar dan digunakan untuk mempercepat partikel bermuatan listrik. Siklotron berbentuk melingkar dengan menggunakan medan magnetik dalam menjaga agar ion-ion bermuatan (biasanya proton) bergerak dalam lintasan.
Siklotron
Siklotron merupakan piranti untuk mempercepat gerak partikel bermuatan listrik. Siklotron dikembangkan pada tahun 1930 oleh E. O. Lawrence (1901-1958), dengan menggunakan sebuah medan magnetik untuk menjaga agar ion-ion bermuatan (biasanya proton) bergerak dalam lintasan melingkar. Siklotron merupakan alat untuk mempercepat partikel berat seperti : proton,deutron dan partikel-partikel alpa, terdiri dari dua ruang semisilinder yang ditempatkan dalam medan magnet. Di antara kedua semisilinder diberi potensial listrik bolak-balik (104 volt). Ion dalam semisilinder akan mengalami gaya magnet yang menyebabkan bergerak dalam setengah lingkaran lalu dipercepat oleh medan lisrik E, masuk lagi ke dalam medan magnet B dan bergerak milingkar dengan jari-jari lebih besar (karena kecepan lebih besar). Partikel-pertikel bermuatan dibelokkan dalam suatu lintasan melingkar oleh medan magnetik dan dipercepat oleh suatu medan listrik setiap partikel-partikel yang melintasi celah.
Prinsip Gambar diagram sebuah siklotron:
Kerja
Siklotron
Dua elektroda tembaga yang berbentuk D (D-shaped object) disebut dees, ruangan seluruhnya di buat vakum (hampa udara). Kedua elektroda dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik frekuensi tinggi. Partikel yang ingin di percepat ditaruh ditengah-tengah siklotron (P). Dees tersebut dicelupkan di dalam medan magnet yang arahnya keluar bidang. Misalkan ada proton-proton bergerak dalam dua bidang setengah lingkaran yang terpisah oleh suatu celah (dee). Setiap kali proton-proton lewat melintasi celah di antara kedua bidang setengah lingkaran, suatu tegangan diberikan pada proton-proton yang akan mempercepat proton-proton. Percepatan ini meningkatkan kelajuan proton-proton dan juga jari-jari kelengkungan lintasan proton-proton. Sekali proton tersebut berada di dalam dee, maka proton disaring dari medan listrik oleh dinding logam dee, medan magnet tidak disaring sehingga proton tersebut membelok berbentuk lingkaran yang jari-jarinya yang bergantung pada kecepatan.
Setelah beberapa putaran, proton-proton memperoleh energi kinetik tinggi (dalam orde 10 atau 20 MeV per satuan muatan listrik) dan tiba pada sisi terluar siklotron. Proton-proton kemudian
dapat menumbuk suatu sasaran yang ditempatkan di dalam siklotron atau meninggalkan siklotron den gan bantuan “magnet pembelok” dan diarahkan ke suatu sasaran eksternal. Tegangan yang diberikan ke kedua bidang setengah lingkaran untuk menghasilkan percepatan haruslah bolak-balik. Ketika proton-proton sedang bergerak ke kanan melintasi celah, bidang yang kanan haruslah negatif dan yang kiri positif (medan listrik E berarah dari polaritas + ke polaritas – dan untuk muatan positif seperti proton, besar gaya pemercepat F = q E dan searah dengan arah medan listrik E). Medan magnetik B, yang diberikan oleh sebuah elektromagnet besar, berarah masuk dalam bidang kertas. A adalah sumber ion. Garis-garis gaya menunjukkan medan listrik dalam celah. Setengah siklus berikutnya, proton-proton bergerak ke kiri melintasi celah, sehingga bidang kiri haruslah negatif supaya medan listrik pada celah tetap berfungsi mempercepat proton-proton. Partikel bermuatan yang bergerak dengan kecepatan v tegak lurus terhadap medan magnetik B menempuh lintasan melingkar dengan jari-jari r. Gaya sentripetal penyebab gerak melingkar berasal dari gaya Lorentz, sehingga diperoleh:
Waktu yang diperlukan untuk satu putaran lengkap adalah priode T, di mana:
Frekuensi f, dari tegangan bolak-balik yang diberikan harus sama dengan frekuensi protonproton yang bergerak melingkar. Dengan demikian, frekuensi siklotron adalah :
dengan, f q = m = B = induksi
=
frekuensi muatan proton massa proton magnetik yang dihasilkan
(1,6 (1,67 pasangan
siklotron (Hz) x 10-19 C) x 10-27 kg) magnet (Wb/m2 atau T)
Frekuensi dari tegangan bolak-balik yang diberikan, tidak bergantung pada jari-jari r. Karena itu, frekuensi tidak harus diubah ketika partikel (proton) mulai dari sumber dan dipercepat untuk menempuh jari-jari yang makin lama makin besar. Energi kinetik maksimum partikel bermuatan (proton) ketika keluar dari siklotron, yaitu:
Energi kinetik yang diperlukan proton-proton sama dengan energi yang akan diperoleh protonproton jika proton-proton dipercepat melalui beda potensial yang cukup besar.
Reaksi yang Dihasilkan Siklotron Reaksi fisi merupakan reaksi pembelahan suatu inti berat ketika ditembaki oleh partikel (proton) berenergi tinggi yang keluar dari Siklotron atau ketika menyerap neutron lambat (terjadi dalam reaktor nuklir). Contoh reaksi fisi ketika Li ditembaki proton:
Untuk berlangsungnya reaksi fisi di atas, diperlukan peralatan yaitu siklotron untuk mempercepat proton.
Siklotron
di
Indonesia
Di Indonesia Siklotron terdapat di Badan Tenaga Atom Nasional (BATAN), dengan ruang khusus. Ruang Kontrol (Control room) Siklotron
Hasil tembakan berkas siklotron berdasarkan tingkat energinya
Manfaat Siklotron di Bidang Kesehatan Perkembangan teknologi Siklotron di bidang kesehatan menjadi penting setelah beberapa produksi radioisotop dengan waktu paro pendek mulai dimanfaatkan dan sebagai dasar utama penggunaan PET (Positron Emission Tomography). Penggunaan PET diawali dengan memproduksi radioisotop flour-18. Radioisotop fluor-18 diproduksi dari isotop oksigen-18 dengan menggunakan siklotron. Setelah fluor-18 selesai disiapkan, kemudian segera disuntikkan ke pasien. Sebaran flour-18 didalam tubuh akan dideteksi dengan memasukkan tubuh ke dalam rangkaian detektor elektronik berbentuk melingkar.
Daftar Pustaka Morozov, N. Superconducting Cyclotron Therapy. 2010. (online) (diakses 11 Januari 2012) (http://cyclotrons10.impcas.ac.cn/JACoWPub/talks/frm1cio03_talk.pdf) Murniati. - . Diktat Mata Kuliah Pendahuluan Fisika Inti. Inderalaya: FKIP Fisika UNSRI. Mutalib, A. . RADIOFARMASI. (online) (diakses 11 Januari 2012) (http://www.scribd.com/doc/44148558/RADIOFARMASI) Reny, Eka. . Siklotron. (online) (diakses 11 Januari 2012) (http://www.scribd.com/doc/45830637/SIKLOTRON) Posted 6th December 2012 by AuLia Az Zahra Labels: Materi Fisika TekNoLoGy Of PhySic
Sekilas Tentang Pemercepat Partikel (Particle Accelerator) Pada tahun 1933, ilmuwan mengidentifikasi adanya sinar kosmik, suatu sumber partikel berenergi tinggi yang berasal dari angkasa luar. Ketika partikel berenergi tinggi (proton) dari ruang angkasa ini menumbuk atom timah (tepatnya inti dari atomnya), banyak partikel-partikel yang lebih kecil berhamburan keluar. Partikel-partikel ini bukan proton atau neutron, tetapi yang lebih kecil dari itu. karena itu ilmuwan mangambil kesimpulan bahwa nukelus pasti tersusun atas partikel yang lebih kecil. pencarian pun dimulai bagi partikel-partikel ini. Pada saat itu, satu-satunya cara untuk menumbukkan partikel berenergi tinggi dengan atom adalah dengan pergi menuju puncak gunung dimana radiasi kosmik lebih mudah didapat.
Namun kemudian ilmuwan menciptakan sebuah divais yang dapat mempercepat partikel hingga mencapai kecepatan yang sangat tinggi--energi kinetik yang tinggi -- untuk kemudian menumbukkannya ke atom target. Hasil dari tumbukan tersebut kemudian dideteksi dan dianalisa. Informasinya memberitahu kita partikelpartikel yang menyusun atom dan gaya-gaya yang mengikatnya.
Kita dapat menemukan akselerator partikel di dalam TV CRT, d i dalam sana CRT menangkap partikel (elektron) dari katoda, kemudian mempercepatnya dan kemudian dirubah arahnya oleh elektromagnet di dalam ruang hampa (vacuum) untuk kemudian menghantamkannya ke molekul-molekul fosfor pada layar. hasil tumbukan ini berupa titik-titik cahaya atau pixel di TV anda.
Sebuah partikel akselerator bekerja dengan cara yang sama dengan CRT, kecuali ukurannya yang jauh lebih besar, partikel dipercepat dengan kecepatan yang juga lebih besar (mendekati kecepatan cahaya) dan ha sil tumbukannya berupa partikel yang lebih subatomik dan bermacam-macam jenis dari radiasi nuklir. pertikel dipercepat oleh gelombang elektromagnetik di dalam divais, dapat diibaratkan seperti peselancar yang terdorong sepanjang gelombang laut. Semakin berenergi partikel, semakin baik kita dapat melihat struktur materi. Sama halnya seperti ketika bola billiard yang didorong dengan stik. ketika bola billiard (partikel berenergi) dinaikkan kecepatannya, bola akan menerima energi lebih sehingga dapat lebih baik dalam menciptakan hamburan bolabola di meja billiard (membebaskan lebih banyak partikel). Akselerator partikel terbagi menjadi dua buah tipe dasar: 1. Linier (Linacs)- partikel melaju dalam track yang panjang dan lurus kemudian bertumbukan dengan target. 2. Melingkar (Cyclotron) - partikel melaju sepanjang jalur melingkar sam pai mereka bertumbukan dengan target.
Linear accelerator (linac)
Pada akselerator linier, pertikel melaju dalam ruang terowongan tembaga hampa udara. elektron-elektron mengendarai gelombang yang diciptakan oleh pambangkit gelombang yang disebut klystron. Elektromagnet menjaga agar partikel tetap berada pada sorotan yang sempit( tidak menyebar). Ketika sorotan partikel menumbuk target di akhir terowongan, bermacam-macam detektor mencatat kejadian-kejadian yang terjadi-partikel subatomik dan radiasi yang dilepaskan. Akselerator jenis ini ukurannya sangat besar dan diletakkan di bawah tanah. Contoh dari akselerator jenis ini adalah Linacs di Stanford Linear Accelerator Laboratory (SLAC) di california, yang panjangnya 1,8 mil (3 km).
Stanford Linear Accelerator Laboratory (SLAC) tampak dari udara, laboratorium ini terletak di bawah tanah dalam gambar ditandai dengan garis putih
Cyclotron
Cyclotron merupakan akselerator partikel yang sering digunakan untuk memproduksi radioisotope untuk PET (Positron Emission Tomography), suatu alat pencitraan medis yang memanfaatkan postiron (anti elektron) untuk menghasilkan citra bagian dalam tubuh manusia. Akselerator melingkar melakukan kerja yang sama dengan yang dilakukan linacs (Linear Accelerator). Namun, alih-alih menggunakan track yang lurus, akselerator melingkar mendorong partikel-partikel sepanjang track yang melingkar berkali-kali. Pada tiap jalur, medan magnetik diperkuat sehingga partikel beam akan dipercepat secara berurutan. Ketika partikel telah mencapai energi tertinggi atau yang diinginkan, sebuah target diletakkan pada garis edar dari sorotan partikel (particle beam) atau di dekat detektor-detektor. Akselerator jenis ini merupakan jenis akselerator pertama yang ditemukan pada tahun 1929 dan memiliki ukuran diameter 4 inci atau 10 cm. Cyclotron lawrence yang merupakan akslerator partikel pertama menggunakan dua buah magnet berbentuk D yang dipisahkan oleh ruang yang sempit. Tegangan AC berfrekuensi tinggi menciptakan sebuah medan listrik melintasi ruang sempit diantara dua elektroda berbentuk huruf D (biasa disebut Dee), energy akan terus ditambahkan tiap kali partikel melewati gap antar dee sehingga partikel akan dipercepat dan massanya akan bertambah sebagai akibat dari kecepatan partikel yang mendekati kecepatan cahaya. Dengan semakin cepatnya partikel melaju, jari-jari garis edarnya akan semakin melebar sampai mereka menumbuk target yang terletak di bagian terluar lingkaran. Cycl otron jenis ini terbukti efektif tetapi tidak akan dapat mencapai tingkat energi yang dicapai cyclotron moderen.
Akselerator melingkar yang modern menempatkan klytrons dan elektromagnet di sekeliling terowongan tembaga untuk mempercepat partikel. Beberapa akselerator melingkar juga dilengkapi dengan linac yang pendek untuk mempercepat partikel pada permulaan sebelum memasuki cincin. Contoh akselerator melingkar adalam fermilab yang membentang seluas 10 mil persegi (25,6 km persegi).
Fermi National Accelerator Lab. (FermiLab) Posted by Dwi Prananto at 07.57
RADIOTERAPI 1.) Defenisi Radioterapi Radioterapi adalah tindakan medis yang dilakukan pada pasien dengan menggunakan radiasi pengion untuk mematikan sel kanker sebanyak mungkin dengan kerusakan pada sel normal sekecil mungkin. Tindakan terapi ini menggunakan sumber radiasi tertutup. Radiasi pengion adalah berkas pancaran energi atau partikel yang bila mengenai sebuah atom akan menyebabkan terpentalnya elektron keluar dari orbit elektron tersebut. Pancaran energi berupa gelombang elektromagnetik, yang dapat berupa sinar gamma dan sinar X. Akibat dari disintegrasi inti tersebut akan terbentuk satu pancaran energi berupa sinar gamma dan 2 pancaran partikel, yaitu pancaran elektron disebut sinar beta dan pancaran inti helium disebut sinar alfa. 2.) Jenis Radioterapi 1. Radiasi eksterna/ sinar luar, adalah bentuk pengobatan radiasi dengan sumber radiasi mempunyai jarak dengan target yang dituju atau berada diluar tubuh. Sumber yang dipakai adalah sinar X atau photon yang merupakan pancaran gelombang elektromagnetik yang dikeluarkan oleh pesawat liner akselerator (LINAC). 2. Brakhiterapi, adalah bentuk pengobatan radiasi dengan mendekatkan sumber radiasi kesasaran yang dituju. Sumber radiasi yang umum digunakan antara lain I-125, Ra-226, yang dikemas dalam bentuk jarum, biji sebesar beras, atau kawat dan dapat diletakkan dalam rongga tubuh (intracavitary). 3.) Tujuan Terapi Radiasi Terapi radiasi dianggap sebagai pengobatan lokal karena hanya sel didalam dan disekitar kanker yang dituju. Hal ini tidak begitu bermanfaat melawan kanker yang sudah menyebar karena terapi radiasi umumnya tidak dibuat untuk menjangkau seluruh bagian tubuh. Radiasi berguna untuk beberapa tujuan, antara lain: a.) Menyembuhkan atau mengecilkan kanker pada stadium dini Radiasi digunakan untuk membuat kanker mengecil atau hilang sama sekali. Untuk
kasus kanker lain, bisa digunakan untuk mengecilkan tumor sebelum operasi ( preoperative therapy ) atau setelah operasi yang tujuannya untuk menjaga agar kanker tidak kambuh (adjuvant therapy). Terapi ini dapat juga dilakukan bersamaan dengan chemotherapy. b.) Mencegah agar kanker tidak muncul di area lain Apabila suatu jenis kanker diketahui menyebar ke area tertentu, kemungkinan akan dilakukan treatment untuk mencegah agar sel tersebut tidak berubah menjadi tumor. Sebagai contoh, pasien dengan beberapa type kanker paru-paru, mungkin akan menerima prophylactic (preventive) radiasi di kepala sebab tipe kanker ini sering menyebar ke otak. c.) Mengobati gejala-gejala pada kanker stadium lanjut Beberapa kanker mungkin telah menyebar jauh dari perkiraan pengobatan. Tetapi hal ini bukan berarti kanker tersebut tidak bisa diobati agar pasien merasa lebih baik. Radiasi bisa untuk membebaskan dari rasa sakit, masalah pada pemasukkan makanan, bernafas atau pada usus besar, yang semua itu disebabkan oleh kanker yang sudah pada stadium lanjut. Cara ini biasa dinamakan palliative radiation. 4.) Prinsip Penggunaan Radiasi Dalam penggunaan radiasi untuk berbagai keperluan ada ketentuan yang harus dipatuhi untuk mencegah penerimaan dosis yang tidak seharusnya terhadap seseorang. Ada 3 prinsip yang telah direkomendasikan oleh International Commission Radiological Protection (ICRP) untuk dipatuhi, yaitu : a.) Justifikasi Setiap pemakaian zat radioaktif atau sumber lainnya harus didasarkan pada azas manfaat. Suatu kegiatan yang mencakup paparan atau potensi paparan hanya disetujui jika kegiatan itu akan menghasilkan keuntungan yang lebih besar bagi individu atau masyarakat dibandingkan dengan kerugian atau bahaya yang timbul terhadap kesehatan. b.) Limitasi Dosis ekuivalen yang diterima pekerja radiasi atau masyarakat tidak boleh melampaui Nilai Batas Dosis (NBD) yang telah ditetapkan. Batas dosis bagi pekerja radiasi dimaksudkan untuk mencegah munculnya efek deterministik (non stokastik) dan mengurangi peluang terjadinya efek stokastik. c.) Optimasi Semua penyinaran harus diusahakan serendah-rendahnya (as low as re asonably achieveable - ALARA), dengan mempertimbangkan faktor ekonomi dan sosial. Kegiatan pemanfaatan tenaga nuklir harus direncanakan dan sumber radiasi h arus dirancang dan dioperasikan untuk menjamin agar paparan radiasi yang terjadi dapat ditekan serendahrendahnya. Derajat efek radiasi tergantung pada beberapa faktor yaitu jenis radiasi, lamanya penyinaran, jarak sumber dengan tubuh dan ada tidaknya penghalang (shieldhing) antara sumber radiasi dengan objek. Efek biologis radiasi pengion tergantung pada organ/ bagian tubuh dan pola transfer terkena radiasi, kualitas radiasi dan pola transfer energi yang terjadi di dalam tubuh dan faktor modifikasi lainnya misalkan besarnya dosis, fraksinasi dosis dan distribusi zat radioaktif di dalam tubuh.
Parameter utama yang harus diperhatikan dalam pengobatan menggunakan teknik radiasi adalah : • Kedalaman • Lapangan radiasi • SSD atau SAD • Energi foton Pada pembahasan berikut akan dijelaskan beberapa contoh jenis pesawat radioterapi eksternal yang menggunakan foton, yaitu : PESAWAT SINAR-X a.) Sejarah sinar - X Sinar-X ditemukan oleh Wilhelm Conrad Rontgen seorang berkebangsaan Jerman pada tahun 1895. Penemuannya diilhami dari hasil percobaan sebelumnya antara lain dari J.J Thomson mengenai tabung katoda dan Heinrich Hertz tentang foto listrik. Kedua percobaan tersebut mengamati gerak elektron yang keluar dari katoda menuju ke anoda yang berada dalam tabung kaca yang hampa udara. Pembangkit sinar-X berupa tabung hampa udara yang di dalamnya terdapat filamen yang juga sebagai katoda dan terdapat komponen anoda. Jika filamen dipanaskan maka akan keluar elektron dan apabila antara katoda dan anoda diberi beda potensial yang tinggi, elektron akan dipercepat menuju ke anoda. Dengan percepatan elektron tersebut maka akan terjadi tumbukan tak lenting sempurna antara elektron dengan anoda, akibatnya terjadi pancaran radiasi sinar-X, pelat fotoluminesensi yang terletak bersebelahan dengan tabung katoda berpendar ketika tabung katoda digunakan pada ruang gelap dan Roentgen berpikir pasti ada jenis radiasi baru yang belum diketahui terjadi di dalam tabung sinar katoda dan membuat pelat fotoluminesensi berpendar. Oleh karena itu kemudian radiasi ini dikenal sebagai sinar x. b.) Rangkaian Dasar Pesawat Sinar - X Rangkaian dasar pesawat sinar-X terdiri dari tiga bagian utama, yaitu tabung sinar-X, sumber tegangan tinggi yang mencatu tegangan listrik pada kedua elektrode dalam tabung sinar-X, dan unit pengatur. Bagian pesawat sinar-X yang menjadi sumber radiasi adalah tabung sinar-X. Didalam tabung pesawat sinar-X yang biasanya terbuat dari bahan gelas terdapat filamen yang bertindak sebagai katode dan target yang bertindak sebagai anode. Tabung sinar-X berisi filament yang juga sebagai katoda dan berisi anoda. Filamen terbuat dari tungsten, sedangkan anoda terbuat dari logam anoda (Cu, Fe atau Ni). Anoda biasanya dibuat berputar supaya permukaannya tidak lekas rusak yang disebabkan tumbukan elektron. Trafo tegangan tinggi berfungsi pelipat tegangan rendah dari sumber menjadi tegangan tinggi antara 30 kV sampai 100 kV. Pada trafo tegangan tinggi diberi minyak sebagai media pendingin. Trafo tegangan tinggi berfungsi untuk mempercepat elektron di dalam tabung. Setiap tahun pada pesawat sinar-X terjadi penyimpangan cukup besar sehingga perlu dikalibrasi sekurang-kurangnya satu bulan sekali. Pesawat radioterapi sinar X, menurut energi yang dihasilkan: 1) Sinar X dengan energi rendah, (10 - 125 KV) ini disebut kontak terapi
2) Sinar X energi menengah, (125 - 300 KV) dan dinamakan sinar X orthovoltage
UNIT TELETERAPI (Co-60) Telah diketahui bahwa daya penetrasi sinar-X dalam jaringan amat tergantung dari energi yang dihasilkan oleh tabung. Makin tinggi perbedaan tegangan antara katoda dan anoda, makin besar pula daya tembus sinar. Berarti untuk tumor-tumor yang letaknya dalam diperlukan pesawat-pesawat dengan tegangan yang tinggi. Pada tahun 1913, Coolidge memperkenalkan tabung sinar-X hampa udara dengan tegangan 200 kV yang pertama. Tabung ini merupakan dasar dari perkembangan teknik radioterapi selanjutnya. Karena dengan tegangan tersebut tidak akan didapatkan dosis yang memuaskan untuk tumor-tumor yang letaknya lebih dalam, maka sesudah perang dunia kedua, lahirlah pesawat "supervoltage" kemudian disusul dengan periode "megavoltage" yang diperkenalkan oleh Schulz. Setelah itu ditemukan pula Co-60 (kobalt 60) yang merupakan isotop buatan yang murah yang dapat menggantikan jarum radium yang mahal harganya. Pada saat ini Co-60 yang mempunyai energi ekuivalen dengan sinar-X 3 mV, digunakan baik sebagai radiasi eksternal (teletherapy) maupun radiasi internal (brachytherapy, yaitu implantasi atau intra-kavitar). a.) Rangkaian Dasar Pesawat Co-60 Pesawat Co-60 menggunakan sumber radiasi bahan radioaktif Cobalt 60 yang menghasilkan sinar gamma. Sinar Gamma adalah istilah untuk radiasi elektromagnetik energi-tinggi yang diproduksi oleh transisi energi karena percepatan elektron. Gamma bermuatan 0 (nol) dihasilkan akibat transisi inti nukleon. Sumber (head source) Co-60 berada pada gantry yang dapat diatur penyudutannya dari 00 - 3600. Sinar gamma memiliki daya tembus yang tinggi dibandingkan partikel alpha maupun beta. Bahan untuk menahan sinar gamma biasanya diilustrasikan dengan ketebalan yang dibutuhkan untuk mengurangi intensitas dari sinar gamma. Pesawat Co-60 memiliki lampu kolimator dan fiber optik yang berfungsi untuk mendapatkan titik sentral dari luas lapangan penyinaran, mengatur jarak sumber ke obyek dengan mengubah ketinggian meja. Pesawat teleterapi Co-¬60 setiap tahun terjadi penyimpangan/ error sebesar 5%. Selain itu perlu dikalibrasi setiap 6 bulan. Penyimpangan output radiasi pesawat teleterapi Co¬60 terjadi karena geometri dari isotop berbentuk silinder bukan bola dan berkas radiasi yang digunakan ialah berkas terkolimasi. Keberhasilan pelaksanaan teleterapi dengan menggunakan pesawat telecobalt-60 sangat dipengaruhi oleh faktor ukuran dan geometris sumber, serta jarak sumber kepermukaan kulit pasien. Untuk mengetahui pengaruh faktor-faktor tersebut terhadap karakteristik radiasi pesawat t elecobalt-60, maka telah dilakukan simulasi dengan menggunakan model sumber berbentuk piringan, model sumber berbentuk titik, dan menggunakan model persamaan empiris. Dari hasil simulasi, secara umum diperoleh bahwa semakin kecil diameter sumber, maka profil dosis keluaran pesawat akan semakin flatness, yang berarti sebaran dosis pada daerah teradiasinya akan semakin seragam. Semakin jauh sumber radiasi dari bidang pengamatan (SSD semakin besar) maka sebaran dosis pada bidang pengamatan tersebut akan semakin seragam. Untuk SSD konstan, semakin dalam titik pengamatan
berada dalam phantom maka sebaran dosisnya akan semakin seragam. Dengan membandingkan hasil simulasi dan hasil eksperimen untuk me dan radiasi standar 10 cm x 10 cm, maka kecenderungan keseragaman ( uniformity) sebaran dosis akibat adanya ukuran sumber (SSD) dan kedalaman (d) hanya terjadi pada daerah disekitar sumbu berkas (-2 cm sampai 2 cm), sedangkan untuk daerah lain ( daerah penumbra dan sekitarnya) di dalam medan kecenderungan ini tidak berlaku. Perbedaan ini dapat disebabkan oleh adanya pengabaian terhadap efek hamburan phantom.
Penyinaran tabung detektor dilakukan dengan dua variasi, yaitu 1) luas lapangan dan 2) SSD. Pengambilan luas lapangan dan SSD disesuaikan dengan tabel penyinaran yang tersedia. Pengukuran keluaran radiasi dilakukan 3 kali u langan. Pada awal dan akhir pengukuran dilakukan pencatatan temperatur, tekanan dan kelembaban udara. Data ini digunakan untuk menetapkan nilai faktor koreksi K pt dan fh pada hasil pembacaan ukur.
AKSELERATOR LINEAR (LINAC) a.) Defenisi Akselerator Pesawat sinar-X pada umumnya memproduksi sinar-X energi berorde kilo elektron Volt (keV). Untuk mendapatkan sinar-X dengan energi yang sangat tinggi, biasanya digunakan alat pemercepat partikel atau akselerator. Akselerator adalah alat yang dipakai untuk mempercepat gerak partikel bermuatan seperti elektron, proton, inti-inti ringan, dan inti atom lainnya. Mempercepat gerak pertikel bertujuan agar pertikel tersebut bergerak dengan cepat sehingga memiliki energi kinetik yang sangat tinggi. Untuk mempercepat gerak partikel ini diperlukan medan listrik ataupun medan magnet. Akselereator gerak pertama kali dikembangkan oleh dua orang fisikawan Inggris, J.D. Cockroft dan E.T.S Walton, di Laboratorium Cavendish, Universitas Cambrige pada 1929, atas jasanya mereka dianugrahi hadiah Nobel bidang fisika pada 1951. Akselerator partikel biasanya dipakai untuk penelitian fisika energi tinggi dengan cara menabrakkan partikel berkecepatan sangat tinggi ke target tertentu. Namun, ada beberapa jenis akselerator partikel yang dirancang untuk memproduksi radiasi berenergi tinggi untuk keperluan radioterapi. Akselerator digunakan untuik menghasilkan sinar X dengan energi yang tinggi dengan menggunakan tabung Betatron dan Sinkrotron. b.) Tabung Betatron Betatron pertama kali diperkenalkan pada 1941 oleh Donald William Kerts dari Universitas Illinois, Amerika Serikat. Penamaan Betatron mengacu pada jenis sinar radioaktif yaitu sinar-ß, yang merupakan aliran elektron yang berkecepatan tinggi. Betatron terdiri atas tabung kaca hampa udara berbentuk cincin raksasa yang diletakan diantara dua kutub magnet yang sangat kuat. Elektron akselerator pada prinsipnya adalah suatu tabung sinar-X berukuran sangat besar. Penyuntik berupa filamen panas yang berperan sebagai pemancar elektron dipasang untuk menginjeksi aliran elektron ke dalam tabung pada sudut tertentu. Setelah elektron disuntikan ke dalam tabung, ada dua gaya yang akan bekerja pada elektron tersebut.
Gaya yang pertama membuat elektron bergerak mengikuti lengkungan tabung. Di dalam medan magnet, partikel akan bergerak melingkar. Gaya yang kedua berperan mempercepat gerak elektron hingga kecepatannya semakin tinggi. Melalui gaya ke dua ini, elektron memperoleh energi kinetik yang sangat besar. Dalam waktu sangat singkat, elektron akan bergerak melingkar di dalam tabung beberapa ribu kali. Apabila energi kinetik elektron telah mencapai nilai tertentu, elektron dibelokan dari jalur lengkungannya sehingga dapat menabrak target secara langsung yang berada di tepi ruangan. Dari proses tabrakan ini pancaran sinar X berenergi sangat tinggi karena sebagian besar akselerator dapat mempercepat elektron hingga energinya mencapai 20 Mega elektron Volt (MeV). Betatron memiliki kelemahan karena mesin itu memerlukan magnet berukuran sangat besar guna mendapatkan perubahan fluks yang diperlukan untuk mempercepat elektron. c.) Sinkrotron Elektron Untuk mengatasi kelemahan ini, diperkenalkan jenis akselerator elektron lainnya yang menggunakan magnet yang berbentuk cincin yang diberi nama sinkrontron elektron. Alat ini berfungsi sebagai pemercepat elektron yang mampu menghasilkan elektron dengan energi kinetik lebih besar di bandingkan Betatron. Elektron dengan energi anatara 50-100 kV dipancarkan dari filamen untuk selanjutnya dipercepat di dalam alat. Pada saat akhir proses percepatan, elektron ditabrakan menuju sasaran sehingga dihasilkan sinar-X dengan energi dan intensitas tinggi.
d.) Defenisi Linear acceleration (LINAC) Akselerator linear (linear accelerator, LINAC) adalah alat terapi radiasi yang eksternal yang paling umum digunakan untuk pasien yang terkena kanker. Linear accelerator digunakan untuk mengobati semua lokasi badan yang terkena kanker, menyampaikan high-energy sinar-x yang sama dosisnya kepada daerah tumor pasien. Alat ini digunakan tidak hanya dalam terapi radiasi eksternal, tetapi juga untuk Radiosurgery Stereotactic dan Badan Stereotactic Radioterapi yang serupa menggunakan gamma. Sinar-Rontgen ini dapat menghancurkan sel kanker selagi melingkupi jaringan normal. Aplikasi LINAC Akselerator linier (Linear Accelerator, LINAC) pertama kali diperkenalkan oleh R. Wideroe di Swiss pada 1929, namun unjuk kerjanya saat itu kurang memuaskan. LINAC mempunyai kelebihan dan kekurangan dibandingkan dengan akselerator magnetik. Ukuran alat dan biaya yang diperlukan untuk mengoperasikan LINAC kira-kira proporsional dengan energi akhir partikel yang dipercepat. Sedang pada akselerator magnetik, tenaga yang diperlukan akan lebih tinggi untuk menghasilkan energi akhir partikel yang sama besarnya. Oleh sebab itu, untuk mendapatkan partikel berenergi sangat tinggi, LINAC akan lebih ekonomis dibandingkan akselerator magnetik. Di samping itu, penyuntikan partikel yang akan dipercepat dalam akseleratormagnetik sangat sulit dilakukan, sedang p ada LINAC partikel dalam bentuk berkas terkolimasi secara otomatis terpencar kedalam tabung akselerator. LINAC dapat dipakai untuk mempercepat partikel hingga berenergi di atas 1 BeV. Betatron praktis tidak mungkin mencapai energi setinggi ini karena memerlukan magnet berukuran sangat besar.
e.) Prinsip kerja dari linear accelerator (LINAC) LINAC semula dipakai untuk mempercepat partikel bermuatan positif seperti proton. Namun, setelah berbagai modifikasi, mesin dapat pula dipakai untuk mempercepat partikel bermuatan negatif seperti elektron. Dalam hal ini, elektron yang dipercepat mampu bergerak dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya (elektron dengan energi 2 MeV bergerak dengan kecepatan 0,98 c, dengan c adalah kecepatan cahaya). Jika elektron berenergi tinggi itu ditabrakan pada target dari logam berat maka dari pesawat LINAC akan dipancarkan sinar-X berenergi tinggi. Radioterapi dapat juga dilakukan dengan menggunakan elektron berenergi tinggi. Elektron yang dipercepat dalam LINAC dapat langsung di manfaatkan untuk radioterapi tanpa harus ditabrakan terlebih dahulu dengan logam berat. Jadi, LINAC dapat juga berperan sebagai sumber radiasi partikel berupa elektron cepat yang dapat dimanfaatkan untuk radioterapi tumor. Akselerator Linear dalam aplikasinya menggunakan teknologi gelombang mikro yang juga digunakan untuk radar. Gelombang mikro ini dimanfaatkan untuk mempercepat elektron dalam akselerator yang disebut "wave guide". LINAC menggunakan teknologi microwave (teknologi yang sama seperti yang digunakan dalam radar) untuk mempercepat electron digunakan suatu alat yang disebut sebagai "wave guide", hal tersebutlah yang kemudian mengizinkan elektron bertumbukan dengan heavy metal target. Hasil dari tumbukan antara elektron dan metal adalah highenergy x-rays yang dihasilkan oleh metal target. High energy x-rays tersebut kemudian akan diatur untuk kemudian diberikan pada pasien tumor dan diatur keluarannya dari mesin yang disesuaikan dengan keadaan dari pasien. Sinar yang keluar dari bagian accelerator disebut sebagai gantry yang berotasi di sekeliling pasien.
Pesawat Linac menghasilkan berkas radiasi elektron yang dipercepat atau foton sinar¬X bertenaga tinggi. Sebelum melakukan pengukuran output perlu diketahui berkas mana akan diukur, karena cara pengukuran kedua berkas tersebut tidak sama, dalam metode maupun peralatan yang digunakan untuk pengukuran. Sebelum dilakukan pengukuran, perlu dilakukan pengecekan energi berkas, apakah sama dengan energi berkas pada panel kontrol. Jika terdapat perbedaan maka perlu dilakukan penyesuaian energi dengan memutar tombol pengatur. Pengecekan energi foton yang dihasilkan pesawat Linac, perlu dilakukan pengukuran dosis pada kedalaman 10 dan 20 cm dalam fantom air. Dari hasil pengukuran ini ditetapkan nilai perbandingan D10/D20 -nya, lalu dicari energi fotonnya melalu kurva D10/D20 vs energi foton.
Pasien ditempatkan pada kursi pengobatan yang dapat bergerak kesegala arah, agar dapat dipastikan pemberian radiasi dalam posisi yang tepat. Radiasi dikirim melalui kursi pengobatan. Akselerator Linear yang merupakan akselerator dengan partikel lurus mangandung unsure-unsur : 1.) Sumber partikel. Tergantung pada partikel yang sedang bergerak. Proton yang dihasilkan dalam sumber
ion memiliki desain yang berbeda. Jika partikel lebih berat harus dipercepat, misalnya ion uranium. 2.) Sebuah sumber tegangan tinggi untuk injeksi awal partikel. 3.) Sebuah ruang hampa pipa vakum. Jika perangkat digunakan untuk produksi sinar-X untuk pemeriksaan atau terapi pipa mungkin hanya 0,5 sampai 1,5 meter, sedangkan perangkat yang akan diinjeksi bagi sebuah sinkrotron mungkin sekitar sepuluh meter panjangnya, serta jika perangkat digunakan sebagai akselerator utama untuk investigasi partikel nuklir, mungkin beberapa ribu meter. 4.) Dalam ruang, elektrik elektroda silinder terisolasi ditempatkan, yang panjangnya bervariasi dengan jarak sepanjang pipa. Panjang elektroda ditentukan oleh frekuensi dan kekuatan sumber daya penggerak serta sifat partikel yang akan dipercepat, dengan segmen yang lebih pendek di dekat sumber dan segmen lagi dekat target. 5.) Satu atau lebih sumber energi frekuensi radio, Sebuah akselerator daya yang sangat tinggi akan menggunakan satu sumber untuk elektroda masing-masing. Sumber harus beroperasi pada level daya yang tepat, frekuensi dan fase yang sesuai dengan jenis partikel dipercepat untuk mendapatkan daya perangkat maksimum. 6.) Sebuah sasaran yang tepat. Pada kecepatan mendekati kecepatan cahaya, peningkatan kecepatan tambahan akan menjadi kecil, dengan energi yang muncul sebagai peningkatan massa partikel. Dalam bagian-bagian dari akselerator hal ini terjadi, panjang elektroda tabung akan hampir berjalan konstan. 7.) Tambahan elemen lensa magnetis atau elektrostatik Untuk memastikan bahwa sinar tetap di tengah pipa dan elektroda nya. 8) Akselerator yang sangat panjang Akan menjaga keselarasan tepat komponen mereka melalui penggunaan sistem servo dipandu oleh sinar laser. Dalam fisika terapi atau dalam radioterapi linear accelerator (LINAC) yang biasa digunakan antara lain adalah Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT), Image Guided Radiation Therapy (IGRT), Stereotactic Radiosurgery (SRS) and Stereotactic Body Radio Therapy (SBRT). KESIMPULAN 1. Radioterapi adalah tindakan medis yang dilakukan pada pasien dengan menggunakan radiasi pengion untuk mematikan sel kanker sebanyak mungkin dengan kerusakan pada sel normal sekecil mungkin. 2. Jenis radioterapi ada dua yaitu radiasi eksterna dan brakhiterapi. 3. Pesawat radioterapi sinar X, menurut energi yang dihasilkan adalah Sinar X dengan energi rendah (10 - 125 KV) ini disebut kontak terapi dan Sinar X energi menengah (125 - 300 KV) dan dinamakan sinar X orthovoltage. 4. Pesawat Co-60 menggunakan sumber radiasi bahan radioaktif Cobalt 60 yang menghasilkan sinar gamma.
5. Linear accelerator (LINAC) digunakan untuk mengobati semua lokasi badan yang terkena kanker dengan menggunakan sinar gamma. 6. LINAC juga digunakan untuk Radiosurgery Stereotactic dan Badan Stereotactic Radioterapi. SARAN Dengan makalah ini penulis berharap agar pembaca menjadikan makalah ini sebagai pemicu untuk mencari tahu lebih banyak tentang fisika terapi khususnya radioterapi yang menggunakan alat/ pesawat sinar-x, pesawat Co-60, dan Linier Akselerator. Mengikuti setiap perkembangan yang dilakukan pada alat-alat radioterapi ini.
DAFTAR PUSTAKA http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:zOeNYWa0PgIJ:digilib.unsri.ac.id/downl oad/DasarDasar%2520Radioterapi.pdf+prinsip+kerja+pesawat+cobalt+60&hl=id&gl=id&sig=AH IEtbS23PYBcmkQw1zsyg6w_idC_NHDYQ 19 Maret 2011 11.09 - Akselerator Partikel untuk Radioterapi diunduh dari: http://www.kalbe.co.id/files/cdk/files/04Radioterapi021.pdf/04Radioterapi021.html 10 Maret 2011 17.10
Kekuatan lain, dan sekarang cukup kuat! Melalui akselerator partikel,ditemukan jenis lain dari interaksi, bertanggung jawab untuk menjaga proton dan neutron "berdekatan" dalam inti atom.Seperti telah disebutkan, karena mereka memiliki sinyal beban yang sama, proton cenderung untuk mengusir interaksi Coulomb.Interaksi yang memegang bersama-sama inti karenanya harus lebih intens dari Coulomb.Untuk alasan ini itu disebut "Interaksi Kuat" atau "Force Nuklir Kuat", yang menarik dan setidaknya 10 kali lebih besar dari tolakan Coulomb (F dan ) antara proton. Dengan cara perbandingan, interaksi yang kuat (F F ) adalah sampai dengan 10 40 kali lebih kuat dari gravitasi (F G ) dan sekitar 10 15 kali interaksi lemah (F f ) seperti yang ditunjukkan dalam daftar berikut: FF
F 10 dan
10 14 F f
10 25 F G
Seorang fisikawan Jepang bernama Yukawa(1907-1981) mengusulkan pada tahun 1935 bahwa interaksi dalam inti juga dimediasi oleh kelompok partikel, yang disebut meson , atau pion .Partikel-partikel ini juga akhirnya ditemukan di akselerator partikel.Dengan demikian, interaksi kuat terjadi melalui pertukaran (emisi berturut-turut dan kepindahan) dari partikelpartikel antara nukleon (proton dan neutron) sebagai proton tetap memainkan permainan tenis di mana bola adalah meson . Tapi ada beberapa jenis meson , menunjukkan kebutuhan atauDena mereka. 's penemuan jenis meson , yang meson , punya Brasil, Profesor Cesar Lattes(1924-2005), penyumbang utama, mencapai akan dinominasikan untuk Hadiah Nobel untuk Fisika.
