초전도 입자가속기란?

초전도 입자가속기란?

전하를 띤 많은 입자들을 빠른 속도로 가속시켜 충돌시키기 위해서는 원통 모양의 고진공관으로 된 큰 원 주위에 많은 입자를 회전시켜 모이게 하는데, 이 때 입자가 빠른 속도로 회전하고 있는 원 주위에는 여러 개의 강한 자기장 을 설치해야 한다. 한 개의 강한 전자석을 만드는 데에도 많은 코일을 감아야 하고 많은 전기를 흐르게 해야 하는데, 이 때에는 많은 열이 발생하게 된다.  이 열을 냉각시키려면 많은 비용이 들 뿐 아니라 많은 공간을 차지하게 되므로, 간편하고 강한 전자석으로서 초전도물질을 이용한 초전도자석을 가속장치에 이용한다. 이러한 입자가속기를 초전도입자가속기라 한다. 초전도자석에 많이 사용되는 도체는 Nb-Ti합금이며 이 도체는 거의 절대도에서 저항이 없어지므로 전기 소모량이 거의 없고 크기가 작은 강한 전자석을 만들 수 있다. 강한 전자석은 입자가 돌고 있는 원의 크기를 비교적 작게 하면서 큰 에너지를 가진 고속입자가 얻어지도록 할 수 있기 때문에 가속장치의 에너지를 증가시킬 수 있게 된다. 페르미가속기연구소의 양성자-반양성자충돌 장치인 테바트론(Tevatron), 독일전자가속기연구소(DESY)의 헤라(HERA)가속장치, 미국의 세바프(CEBAF) 전자-양전자충돌장치 등이 초전도자석을 사용한 가속기들이다.