قوانین حرکت انتقالی

از آنجایی که ذرات مورد بحث باید تحت پدیده حرکتی واقع بشوند ناگزیر ‏باید تعاریف بنیادین فیزیک در مورد آنها یادآوری شود. ‏

• تعاریف بنیادی سرعت به صورت زیر است: ‎ V=dr/dt‎

• تعریف شتاب به صورت زیر است: ‏a=dV/dt

• شتاب مجموع ذرات به نام نیرو به صورت زیر است: ‏f=ma یا ‏f=dP/dt ‎‏ ‏

که جز اولین کمیت‌های بکار گرفته شده در اصول شتابش ذرات‌اند.‏
‏!قوانین حرکت دورانی
از آنجایی که بر اساس ساختمان برخی شتاب‌دهنده‌ها مسیر ذرات از یک ‏شکل منحنی تبعیت می‌کنند لزوما تعاریف فوق‌الذکر به صورت حرکت ‏زاویه‌ای با دایره‌ای نیز مد نظرند مثلا سرعت زاویه‌ای طبق رابطه ساده زیر ‏r/V=‏ω‏ از طرف دیگر با بسامد القایی 2πf = ‏ω‏ به شکل زیر در ارتباط ‏می‌باشد. با توجه به حرکت خطی دایره‌ای شکل (یا نزدیک به شکل ‏دایره) شتاب اخذ شده متوسط ذره به حسب سرعت خطی مماس بر ‏مسیر شکل ‏a=V²/r‏ و نیروی تعریف شده برابر ‏f=mV²/r‏ است. ‏

کمیات لازم در شتابش ذرات

هرگاه نیروی اعمال شده به ذره مورد شتابش تحت تاثیر تغییرات زمانی و ‏مکانی قرار گیرد. بر طبق قضیه مقدار میانگین کمیت‌های زیرین مورد توجه ‏در محاسبات قرار می‌گیرد:‏

• نیروهای متغییر زمانی f=f(t) ‎

• معیار شتابش انرژی ذرات ‏T=mV²/2 – ‎mV₀²/2‎‏ ‏‎ ‎

هردو کمیت تکانه خطی و انرژی جنبشی مطرح شده در روابط فوق، معیار ‏محاسبات ما در تخمین انرژی ذرات مورد شتابش خواهد بود.‏

حرکت نسبیتی

همین که ذرات تحت تاثیر ماشین دارای تکانه و انرژی شدند، بر اساس ‏مقداری از سرعت اخذ کرده می‌توان در محدوده مکانیک کلاسیک یا ‏مکانیک نسبیتی در مورد آنها رفتار کرده تا سرعت نسبی 3.5C% جرم در ‏حال حرکت ذرات شتابدار با جرم در حال سکون آنها برابر است که ‏می‌توان آن ناحیه را ناحیه کلاسیک نامید. از سرعت 3.5C% تا 8.5C% ‏سرعتهای بالا که می‌توان روابط نیمه کلاسیک نیمه نسبیتی) به کار ‏گرفت و از 8.5C% به بالا روابط کاملا نسبیتی خواهند بود.‏

در مرحله نسبیتی کمیتهای انرژی به صورت زیر خواهیم نوشت:

‏T=mC² - m₀C²‎
‎ ‎
که در آن ‏T‏ انرژی جنبشی نسبیتی ، ‏‎ mC² ‎‏ انرژی کل ذره و ‏‎ m₀C² ‎‏ انرژی معادل جرم ذره در حال سکون است. پس انرژی کل ذره ‏‎ W= mC² ‎‏ می‌شود. در ‏محاسبات داد و ستد تکانه و انرژی در محدوده مکانیک نسبیتی رابطه زیر ‏W²=W₀²+(mVC)2‎‏ بیشتر مورد توجه است.‏

نواحی انرژی ذرات شتابدار

به طور مختصر در این مورد می‌توان برهم کنش‌هایی را که در ‏محدوده‌های مختلف انرژی رخ می‌دهند به این مباحث و اصطلاحات مربوط ‏کرد. به طور عمده سه ناحیه انرژی برای برهم کنش‌ها در نظر گرفته ‏می‌شود:‏

• انرژی‌های پایین: که برای الکترون ‏‎ 15Kev ‎‏ و برای پروتون تا ‏MeV‏30 در ‏نظر می‌گیرند.‏

• ‏انرژی‌های بینابینی: شامل انرژی‌های ‏KeV‏15 تا ‏MeV‏2 برای الکترون و ‏MeV‏30 تا ‏MeV‏4 برای پروتون منظور می‌شود.‏

• انرژی‌های بالا: در ورای این حدود بیشینه فوق‌الذکر برای الکترون و ‏پروتون است که طبیعتا سرعتهای رسیده به سرعت نور مطرح می‌باشد.‏

مکانیزم های شتابش ذرات

‏*شتابش در هر میدان نیروی وابسته به زمان

• شتابش در هر میدان نیروی وابسته به مکان
• شتابش خطی با میدان الکتریکی (شتابش الکتروستاتیکی)‏
• شتابش دورانی با میدان مغناطیسی
• شتابش در مسیر مارپیچی با میدان الکترومغناطیسی

مباحث مرتبط با عنوان

• اندازه حرکت خطی
• انرژی نسبیتی
• جرم سکون
• جرم نسبیتی
• حرکت نسبیتی
• سرعت نور
• مکانیک نسبیتی
• میدان مغناطیسی
• میدان الکترومغناطیسی
• ناحیه فرین نسبیتی
• ناحیه کلاسیک
• ناحیه نسبیتی