사이클로트론
다른 표기 언어 cyclotron요약 1930년대초 미국의 물리학자 어니스트 로렌스와 스탠리 리빙스턴이 개발한 입자가속기.
자석의 양극 사이에 있는 진공실 안에 '디'(D전극)라 부르는 반원형 전극 2개가 약간의 틈새를 두고 마주보게 설치되어 있다. 고주파발진기를 이용하여 이 틈새 안에 극성이 반복해서 변하는 전기장을 만들어준다.
장치 가운데에 있는 틈새에 가속할 입자가 생기면 전기장이 이들을 D전극 중 한 곳으로 움직이게 하며, 자기장은 이 입자들이 반원형 경로를 따라 움직이도록 이끈다. 입자가 다시 틈새로 돌아오면 전기장의 방향이 바뀌어 맞은편 D전극으로 가속해 들어간다. 입자들이 틈새를 건널 때마다 속력과 궤도 반지름이 증가하지만, 입자의 질량과 자기장의 세기가 변하지 않는 한 정해진 발진기의 주파수에 맞은 속도로 틈을 건너게 된다.
이러한 방식의 사이클로트론은 양성자를 2.5×107eV(전자볼트) 이상으로는 가속시킬 수 없다. 이러한 한계가 생기는 이유는 입자의 속력이 광속에 가까워지면 상대성이론에 따라 질량이 커져서 궤도 주파수가 줄어들기 때문에 입자가 틈을 건널 때 전기장의 방향이 알맞게 바뀌지 않아 입자를 감속시키기 때문이다. 이를 극복하려면 D전극에 가해준 전압의 주파수를 입자의 궤도 주파수에 알맞도록 조절해주어야 한다. 이러한 기능을 갖춘 장치를 싱크로사이클로트론이라 하며, 입자를 109eV까지 가속시킬 수 있다(→ 싱크로사이클로트론).
또다른 방법은 D전극 둘레에 자기장을 더 세게 걸어주고 자기장을 수직축과 이루는 각도(방위각)에 따라 변화시켜 초점을 맞추는 것이다. 이러한 방식의 가속기를 등시성 사이클로트론 또는 방위각 변장(azimuthally-varying-field/AVF) 사이클로트론이라고 부른다.