Невероятна Технология: Как Работят Atom Smashers

{h1}

Ускорителите на частици, наричани още атомни уредби, се сблъскват субатомни частици с много висока енергия, за да разкрият основните свойства на вселената.

Бележка на редактора: В тази седмична поредица WordsSideKick.com изследва как технологията стимулира научните изследвания и открития.

Физиците на частиците имат най-яката работа: да разбият субатомните частици заедно с безумни скорости, за да разгадаят мистериите на Вселената.

Атомните ускорители или ускорители на частици се сблъскват с частици с атоми или други субатомни частици с близка до светлинна скорост, създавайки нови частици и радиация, които разказват на учените за градивните елементи на материята.

„Нашата цел е винаги да разберем как се събира светът“, казва Роджър Диксън, ръководител на отдела за ускорители в Националната ускорителна лаборатория Fermi (Fermilab) в Батавия, Ill.

Когато хората говорят за разбиване на атоми, обикновено имат предвид гигантските ускорители на частици в подземните лаборатории по физика по света. Но всъщност някои телевизори са дори ускорители на частици. Терминът "тръбата" получава името си от катодни лъчи, вакуумни тръби, които изстрелват електронен лъч при флуоресцентен екран. Електроните се сблъскват с фосфорните молекули на екрана, образувайки петно ​​от светлина или пиксел.

Гигантските атомни чукове работят по подобен принцип, но в много по-голям мащаб. Частиците пътуват много по-бързо и сблъсъците произвеждат повече субатомни частици и радиация, превръщаща енергия в маса, както е описано от известното уравнение на Айнщайн E = mc ^ 2. [Чална физика: Най-готините малки частици в природата]

Тази снимка показва тунела на Големия адронен колайдер, където греди от частици преминават през централните тръби, преди да се сблъскат помежду си.

Тази снимка показва тунела на Големия адронен колайдер, където греди от частици преминават през централните тръби, преди да се сблъскат помежду си.

Кредит: CERN

Акселераторите за частици приемат две форми: Линейните ускорители изпращат частици по права линия към тяхната цел, докато кръговите ускорители или синхротроните изпращат частици, щракащи около кръгова пътека.

Основните играчи

Най-големият, най-мощен ускорител в света е Големият адронов колайдер (LHC) в CERN в Женева. Погребан на 574 фута (175 метра) под френско-швейцарската граница, LHC змии на около 17 мили (27 километра) в обиколка. Бидейки под земята, предпазва ускорителя от космическо излъчване, което може да произведе бездомни частици, които объркват експериментите.

Вътре в LHC два протонни лъча се хвърлят около тунела в противоположни посоки, ускорени от много радиочестотни кухини. Кухините произвеждат електрическо поле в същата посока като частиците, придавайки на частиците ритник енергия, докато те приближават, каза Майерс - много като родител, който бута дете на кръгова площадка на детска площадка.

Всеки лъч пътува в своя собствена тръба, която се поддържа във свръх висок вакуум (по-ниско налягане на въздуха от лунната повърхност). Гредите се управляват от свръхпроводящ електромагнит с 8,3-тесла, което е около 100 000 пъти по-голяма от силата на магнитното поле на Земята. Магнитите се охлаждат до температура от 2 Kelvin, или -456 Fahrenheit (-271 C), като се използва най-голямата криогенна система в света. [Снимки: Най-големият в света Atom Smasher (LHC)]

Когато ускорените протони се сблъскат, детекторите "виждат" получените в резултат частици и радиация.

Учените използват LHC, за да пресъздадат условията непосредствено след Големия взрив. През юли 2012 г. LHC привлече международното внимание, когато учените съобщиха за откриването на бозона на Хигс, като частицата мислеше да обясни как други частици получават масата си.

"Нямаше да сме тук, нямаше да имаме маса, нямаше да съществува без тази частица", заяви Стив Майерс, директор за ускорители и технологии в CERN. Намирането, че е "като търсене на игла в милион стога сено", каза Майърс. [Галерия: Търсене на Хигс Босън]

LHC беше изключен през 2013 г., за да подобри енергията си на лъча, и се планира да се отвори отново в началото на 2015 г.

В САЩ Fermilab се помещава вторият най-голям ускорител на частици в света - Tevatron. Преди да бъде изключен през 2011 г., Теватрон е първият ускорител, използващ свръхпроводящи електромагнити и е използван за откриване на нова субатомна частица, известна като топ кварк.

Главният инжектор на Фермилаб към Теватрон все още работи и учените го използват, за да изпратят лъч от неутрино или призрачни частици, които рядко взаимодействат с нормална материя, до подземна мина в Минесота на 455 мили (732 км). Основният инжектор на Fermilab е част от верига от свързани ускорители на частици, които (използвани за отвеждането) към Tevatron. Той ускорява протоните и антипротоните, които се вкарват в Tevatron.

В бъдеще инженерите на Fermilab се надяват да направят линеен ускорител, който използва свръхпроводящи радиочестотни кухини, които са метални камери, които произвеждат електрическите полета, необходими за ускоряване на частиците до високи енергии.

Единственият американски сблъсък на частици, работещ в момента, е релативисткият тежък йонен сблъсък (RHIC) в Националната лаборатория в Брукхейвън в Ъптън, Ню Йорк

Тези машини не са "нищо друго, освен фенерчета, които стават все по-мощни", каза Диксън, ръководител на отдела за ускорители на Фермилаб. "Когато правите енергията все по-висока и по-висока, виждате по-фини и фини детайли на материята и как тя се събира заедно", каза Диксън.

Други ускорители

Ако LHC и Tevatron са космическите совалки на света на ускорителя, работещи в тера (трилиона) електрон-волтов диапазон, тогава гига (милиарди) електрон-волтови (GeV) ускорители са пътническите самолети.

Вземете линеен ускорител на Stanford или SLAC в Менло Парк, Калифорния. На 2 мили (3,2 км) дългият главен линеен ускорител на SLAC е най-дългият в света. Той произвежда електрони, използвайки радиочестотен източник на йони, за да ускори електроните и позитроните (антиматерийните колеги на електрони) до 50 GeV.

Но тези ускорители са ограничени от напрежението, което може да бъде приложено, преди да претърпят електрически срив. Сега изследователите от Тексаския университет в Остин и на други места разработват съвсем различен вид ускорител - който може да се побере на плот.

Грегъри Макласки изследва модел на грешка в UC Berkeley.

Грегъри Макласки изследва модел на грешка в UC Berkeley.

Кредит: Престън Дейвис.

Тези настолни ускорители пулсират лазер на хелиев газ, за ​​да създадат плазма, високо енергийно състояние на материята, в което атомите са лишени от електроните си. "Плазма, по дефиниция, вече е разградена и е толкова повредена, колкото материал може да бъде, и следователно няма граница на разрушаване", заяви физикът Майкъл Даунер, лидер на екипа на UT Austin.

Точно както една лодка оставя след себе си събуждане във водата, лазерният лъч оставя след себе си събуждане в плазмата, а електроните се ускоряват чрез „сърфиране“ на това събуждане. Използвайки системата на Даунер, електроните могат да бъдат увеличени до 2 GeV, енергия, която би изисквала дължината на две футболни игрища с конвенционални ускорители.

При много по-ниски енергии ускорителите на частици обикновено се използват в медицината. Частичната терапия се използва за лечение на рак, като се използват лъчи от високоенергийни протони или други частици.

последвам Таня Люис На кикотенеи , Последвай ни @wordssidekick, Facebook, Оригинална статия на WordsSideKick.com.


Видео Добавка: .




Изследване


Най-Добрите Bmi Калкулатор Приложения
Най-Добрите Bmi Калкулатор Приложения

Как Гутенберг Промени Света
Как Гутенберг Промени Света

Наука Новини


Самоубийство, По-Често От Убийство
Самоубийство, По-Често От Убийство

Снимки: Въздушни Изгледи На Древни Каменни Конструкции В Саудитска Арабия
Снимки: Въздушни Изгледи На Древни Каменни Конструкции В Саудитска Арабия

Тестът На Журито: Тестът На Юридическото Училище Се Забърква С Ума
Тестът На Журито: Тестът На Юридическото Училище Се Забърква С Ума

Ето Какво Расте Вътре Във Вашия Каучук Ducky
Ето Какво Расте Вътре Във Вашия Каучук Ducky

Праисторически Свлачище Създаде Скрито Езеро
Праисторически Свлачище Създаде Скрито Езеро


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com