یونهای منفی هیدروژن تشکیل شده در منبع پروتون شتابدهندهی CERN، در پالسهایی ۴۰۰ میکروثانیهای به شتابدهندهی خطی شماره ۴ یا LINAC4 تزریق میشود. این تزریق پالسی شکل، موجب ایجاد پرتوهایی از ذرات میشود. همچنین کمی پیش از تزریق به LINAC4، این پرتوها از مجاورت یک میدان مغناطیسی عبور داده میشود تا الکترونهای آزاد، از پرتوی ذرات خارج شوند.
اما شتابدهندهی خطی به چه شکل عمل میکند؟
احتمالا تا به حال در مورد قطارهای مغناطیسی یا مَگ لِو (Magnetic Levitation Train یا Maglev) چیزهایی شنیدهاید. سرعت این قطارها چیزی بین ۳۰۰ تا ۶۰۰ کیلومتر در ساعت است. تفاوت اصلی این قطارها با سایر قطارها این است که مَگلِوها موتور ندارند. اساس کار قطارهای مَگلِو بسیار ساده است: قطبهای همنام آهنربا یکدیگر را دفع کرده و قطبهای ناهمنام آهنربا یکدیگر را جذب میکنند.
کویل مغناطیسی تعبیه شده درون ریل که به آن راهنما یا guideway گفته میشود، آهنربای تعبیه شده زیر قطار را دفع کرده و باعث میشود، قطار بین ۱ تا ۱۰ سانتی متر، بالاتر از ریل، معلق بماند (تصویر سمت چپ). سپس کویلهای مغناطیسی تعبیه شده در دیوارهی ریلها، یک میدان مغناطیسی متغیر ایجاد میکند تا قطار را به جلو حرکت دهند.
اما علت استفاده از میدان مغناطیسی متغیر چیست؟
در تصویر سمت راست، فرض کنید در لحظهی اول یک قطب N آهنربای قطار مقابل یک قطب N از آهنربای ریل قرار گرفته است. پس یکدیگر را دفع میکنند. قطب بعدی روی ریل یک قطب S است و قطب N قطار را به سمت خود میکشد. پس یک نیروی جاذبه قطار را به سمت جلو کشیده و یک نیروی دافعه، قطار را به سمت جلو هُل میدهد. بعد از چند لحظه، همهی قطبهای ناهمنام مقابل یکدیگر قرار میگیرند و بایستی قطار متوقف شود. اما از آنجایی که میدان مغناطیسی ریل متغیر است، مجددا قطبهای آن تغییر میکند و دوباره قطار به جلو کشیده شده و هُل داده میشود و به این شکل قطار شتاب میگیرد.