1. साइक्लोट्रॉन क्या है? (What is a Cyclotron?)

साइक्लोट्रॉन एक प्रकार का कण त्वरक (Particle Accelerator) है, जिसका उपयोग आवेशित कणों को उच्च ऊर्जा तक त्वरित करने के लिए किया जाता है। इसका आविष्कार अर्नेस्ट लॉरेंस और एम. एस. लिविंगस्टन ने 1930 में किया था।

2. साइक्लोट्रॉन का कार्य सिद्धांत (Principle of Cyclotron)

साइक्लोट्रॉन चुंबकीय क्षेत्र और आवधिक विद्युत क्षेत्र के संयोजन पर आधारित होता है। आवेशित कण पर चुंबकीय क्षेत्र उसकी परिक्रमा करवाता है, जबकि विद्युत क्षेत्र उसे ऊर्जा प्रदान करता है, जिससे उसकी गति तेज होती है।

3. संरचना (Structure of Cyclotron)

• डी (Dee): साइक्लोट्रॉन में दो अर्धगोलाकार धातु कक्ष होते हैं, जिन्हें “डी” कहा जाता है।
• चुंबकीय क्षेत्र: कणों को परिक्रमा में रखने के लिए चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न किया जाता है।
• आवधिक विद्युत क्षेत्र: कणों को त्वरित करने के लिए उपयोग किया जाता है।
• केंद्र: स्रोत से कणों को उत्पन्न किया जाता है।

4. साइक्लोट्रॉन का सूत्र (Formula for Cyclotron)

साइक्लोट्रॉन में कण की गति की आवधिकता निम्नलिखित सूत्र से दी जाती है:

f = (qB) / (2πm)

जहाँ:

• f

  = चक्रवृत्ति (Frequency)

• q

  = कण का आवेश (Charge of the Particle)

• B

  = चुंबकीय क्षेत्र (Magnetic Field)

• m

  = कण का द्रव्यमान (Mass of the Particle)

5. अनुप्रयोग (Applications of Cyclotron)

• नाभिकीय भौतिकी: उच्च ऊर्जा के कणों के अध्ययन के लिए।
• चिकित्सा: रेडियोआइसोटोप उत्पादन और कैंसर उपचार में।
• अनुसंधान: भौतिकी और रसायन शास्त्र के क्षेत्रों में।

6. उदाहरण (Example)

मान लें कि एक साइक्लोट्रॉन में चुंबकीय क्षेत्र

B = 1 T

है और प्रोटॉन (

q = 1.6 × 10^-19 C

,

m = 1.67 × 10^-27 kg

) का उपयोग किया जा रहा है। प्रोटॉन की गति की आवृत्ति ज्ञात करें।

f = (qB) / (2πm)

f = (1.6 × 10^-19 × 1) / (2π × 1.67 × 10^-27)

f ≈ 1.52 × 10⁷ Hz

अतः, प्रोटॉन की गति की आवृत्ति लगभग

1.52 × 10⁷ Hz

होगी।