L'acceleratore lineare, chiamato anche Linac, tipo di acceleratore di particelle (qv) che impartisce una serie di aumenti relativamente piccoli di energia alle particelle subatomiche mentre attraversano una sequenza di campi elettrici alternati disposti in una struttura lineare. Le piccole accelerazioni si sommano per dare alle particelle un'energia maggiore di quella che potrebbe essere raggiunta dalla tensione utilizzata in una sola sezione.
acceleratore di particelle: acceleratori di risonanza lineare
La tecnologia richiesta per progettare un utile acceleratore di risonanza lineare è stata sviluppata dopo il 1940. Questi acceleratori richiedono molto potente
Nel 1924 Gustaf Ising, un fisico svedese, propose di accelerare le particelle usando campi elettrici alternati, con "tubi di deriva" posizionati ad intervalli appropriati per proteggere le particelle durante il semiciclo quando il campo era nella direzione sbagliata per l'accelerazione. Quattro anni dopo, l'ingegnere norvegese Rolf Wideröe costruì la prima macchina di questo tipo, accelerando con successo gli ioni di potassio a un'energia di 50.000 elettron volt (50 chiloelettron volt).
Macchine lineari per l'accelerazione di particelle più leggere, come protoni ed elettroni, attesero l'avvento di potenti oscillatori a radiofrequenza, che furono sviluppati per il radar durante la seconda guerra mondiale. I linac di protone funzionano tipicamente a frequenze di circa 200 megahertz (MHz), mentre la forza di accelerazione nei linac di elettroni è fornita da un campo elettromagnetico con una frequenza di microonde di circa 3.000 MHz.
Il protone linac, progettato dal fisico americano Luis Alvarez nel 1946, è una variante più efficiente della struttura di Wideröe. In questo acceleratore, i campi elettrici sono impostati come onde stazionarie all'interno di una "cavità risonante" cilindrica in metallo con tubi di derivazione sospesi lungo l'asse centrale. Il più grande linac protonico si trova presso la struttura fisica di Meson Clinton P. Anderson a Los Alamos, Nuovo Messico, Stati Uniti; è lungo 875 m (2.870 piedi) e accelera i protoni a 800 milioni di elettroni volt (800 megaelettroni volt). Per gran parte della sua lunghezza, questa macchina utilizza una variazione strutturale, nota come acceleratore di cavità accoppiato lateralmente, in cui l'accelerazione si verifica nelle celle sull'asse che sono accoppiate insieme da cavità montate sui loro lati. Queste cavità di accoppiamento servono a stabilizzare le prestazioni dell'acceleratore contro i cambiamenti nelle frequenze di risonanza delle celle in accelerazione.
I linacchi di elettroni utilizzano onde che viaggiano anziché onde stazionarie. A causa della loro piccola massa, gli elettroni viaggiano vicino alla velocità della luce a energie fino a 5 megaelettroni volt. Possono quindi viaggiare lungo il linac con l'onda in accelerazione, in effetti cavalcando la cresta dell'onda e quindi sperimentando sempre un campo in accelerazione. Il linac di elettroni più lungo del mondo è la macchina da 3,2 chilometri (2 miglia) presso il Centro di accelerazione lineare di Stanford (Università), Menlo Park, California, USA; può accelerare gli elettroni a 50 miliardi di elettron volt (50 gigaelectron volt). Linac molto più piccoli, sia i tipi di protoni che di elettroni, hanno importanti applicazioni pratiche in medicina e nell'industria.
