Fizika

9 nevjerojatnih činjenica o akceleratorima čestica i njihovom djelovanju

9 nevjerojatnih činjenica o akceleratorima čestica i njihovom djelovanju



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ubrzivači čestica, koji se ponekad nazivaju i razbijači atoma, neki su od najnaprednijih dijelova znanstvene opreme na svijetu. Ali što su oni i kako rade?

Ovdje ćemo ukratko istražiti tehnologiju koja stoji iza njih i pogledati neke zanimljive činjenice o tim visokotehnološkim materijama "kablamerima".

POVEZANO: OVAJ MAZIVNI AKCELERATOR RECIKLIRA ENERGIJU S TERAHERTZOVIM VALOVIMA

Što su akceleratori čestica i kako djeluju?

Ubrzivači čestica, kao što i samo ime govori, posebna su tehnika koja se koristi za ubrzavanje sitnih komadića materije koji se nazivaju česticama. Ali oni su puno složeniji i zanimljiviji od toga.

Takvi uređaji učinkovito koriste magnetska i električna polja za stvaranje brze struje nabijenih čestica koje se ispaljuju na određenu metu, ovisno o primjeni.

Čestice se sastoje od protona ili elektrona, ali u nekim posebnim slučajevima mogu se koristiti za otpuštanje subatomskih čestica ili čak cijelih atoma poput zlata, urana itd.

Jedna posebna vrsta akceleratora koja se naziva kružni akcelerator čestica (poput Velikog hadronskog sudarača u CERN-u) sastoji se od oko šest osnovnih komponenata.

1. Izvor čestica - Tu se proizvodi predviđena zraka snopa čestica.

2. Cijev snopa - Ovo je struktura unutar koje putuje snop čestica. Obično se drži u vakuumu i mora biti stalno čist kao zvižduk.

3. Elektromagneti - Koriste se za usmjeravanje i fokusiranje čestica oko cijevi snopa.

4. Električna polja - U različitim postavljenim intervalima oko cijevi snopa, električna polja se generiraju u pozitivnom ili negativnom polaritetu na određenoj frekvenciji. Oni ubrzavaju snop čestica dok prolaze kroz njih.

5. Ciljevi - Ograničeni i ubrzani snop čestica obično je usmjeren na ciljnu česticu. To bi mogao biti tanak komad metalne folije ili druge čestice.

6. Detektori - Posebni detektori čestica koriste se za bilježenje posljedica bilo kakvih sudara unutar akceleratora. Oni će pripaziti na nastale čestice ili zračenje koje se stvori tijekom bilo kojeg sudara.

Koje su zanimljive činjenice o akceleratorima čestica?

I tako, bez daljnjega, evo nekoliko zanimljivih činjenica o akceleratorima čestica. Ovaj je popis daleko od iscrpnog i nije u određenom redoslijedu.

1. Vaš stari CRT televizor imao je svojevrsni akcelerator čestica

Oda CRT-u - "Statično pucketanje, sjaj fosfora. Ubrzivač čestica u mom domu." # retrocomputingpic.twitter.com / oTD4aAkN2J

- Dominic Pajak (@DominicPajak) 28. rujna 2017

Ako ste dovoljno stari da se sjećate dana prije LCD-a s ravnim ekranom i plazma televizora, u jednom ćete trenutku biti ponosni vlasnik vlastitog ubrzivača malih čestica. CRT, stojeći kao Katodna cijev, koristio je magnete za ubrzavanje elektrona u vakuumu u zaslon fosfora za proizvodnju svjetlosti.

Svaki mali sudar dao je osvijetljenu točku ili piksel, koja bi u kombinaciji stvorila sliku.

2. Ubrzivači čestica imaju mnogo važnih namjena

Jeste li znali da je zaštitni omot oko vaše puretine za Dan zahvalnosti započeo akceleratorom čestica poput onih koje istraživači svakodnevno koriste u @ ENERGY's #NationalLabs?

- Conner Prochaska (@EnergyTechUSA) 27. studenog 2019

Ubrzivači čestica ne koriste se samo za kućnu zabavu. Imaju mnogo važnih primjena širom svijeta.

Na primjer, ubrzivači čestica koriste se u medicini. Koriste se kako bi se ubrzale dijagnoze bezbrojnih bolesti oko riječi. U industriji se koriste za izradu stvari poput računalnih čipova i skupljanja folija.

Također se koriste za pregled tereta na graničnim provjerama, kao i upravljanje zalihama i karakterizacija materijala.

3. Ubrzivači čestica pomažu nam u razumijevanju svemira oko nas

#OnThisDay prije 46 godina: Prvi direktor @Fermilaba Robert Wilson primio je Nacionalnu medalju za znanost za "neobičnu domišljatost u dizajniranju eksperimenata za istraživanje temeljnih čestica materije ... što je kulminiralo najmoćnijim akceleratorom čestica na svijetu." pic.twitter.com/ZA4WnCAb95

- Valerie Higgins (@ ValerieH137) 10. listopada 2019

Jedna od najvažnijih upotreba akceleratora čestica je u području fizike čestica, poznate kao fizika visokih energija. Pomoću njih fizičari čestica uče o prirodi mnogih temeljnih čestica i fizikalnim zakonima koji upravljaju svime, od materije do energije do vremena i prostora.

4. Veliki hadronski sudarač najveći je akcelerator čestica na svijetu

Otkrivanje ove izuzetno rijetke asocijacije, koju su prvi primijetili @ATLASexperiment i @CMSExperiment 2018. godine, zahtijevalo je pune kapacitete detektora i tehnika analize. Https://t.co/Fey5ucHVL9

- CERN (@CERN) 29. travnja 2020

Ogromni Veliki hadronski sudarač (LHC) najveći je i najsnažniji akcelerator čestica. Prvi je put otvoren za poslovanje, istraživanje bušotina, u rujnu 2008, a sastoji se od 27 km dugački prsten supravodljivih magneta s točkama ubrzanja oko svog toka.

Ova masivna struktura koristi se za pucanje snopa subatomskih čestica blizu brzine svjetlosti jedna u drugu kako bi se vidjelo što se događa. LHC je pomogao napraviti mnoga nevjerojatna otkrića u fizici čestica, uključujući otkriće Higgsovog bozona.

5. Ubrzivači čestica postoje u dvije glavne vrste

#OnThisDay prije 37 godina: @Fermilab instalira posljednji superprovodljivi magnet za Tevatron. Bio bi najsnažniji akcelerator na svijetu do 2008. pic.twitter.com/9VRiDLdhRc

- Valerie Higgins (@ ValerieH137) 18. ožujka 2020

Ubrzivači čestica dolaze u različitim oblicima i veličinama. Ali oni obično spadaju u jednu od dvije glavne kategorije; linearni akceleratori i kružni.

Prvi pomiču čestice u ravnoj liniji, pa otuda i naziv. Potonji ih, poput LHC-a u CERN-u ili Tevatrona u SAD-u, kreću kružnim tokom.

6. Ubrzivači čestica korišteni su za otkrivanje različitih osnovnih elemenata

Nobelovci na Calovu fakultetu 1960. godine: Owen Chamberlain (Fizika 1959.), Edwin McMillan (Kemija 1951.), William Giauque (Kemija 1949.), John Northrup (Kemija 1946.), Wendell Stanley (Kemija 1946.), Emilio Segrè (Fizika 1959.) ) i Glenn Seaborg (Kemija 1951). pic.twitter.com/96EHE84Hb0

- Povijest Cal Bearsa (@CalBearsHistory) 3. siječnja 2020

Ubrzivači čestica korišteni su za neka velika otkrića u drugim poljima znanosti izvan fizike čestica. Na primjer, rani strojevi, poput Lawrenceova 60-inčni Ciklotron, korišteni su za otkrivanje plutonija, neptunija i mnogih drugih transuranskih elemenata i izofota.

Za ovo djelo Glenn Seaborg i Edwin McMillan dobili su prestižnu Nobelovu nagradu za kemiju 1951. godine.

7. Jedna od najdužih zgrada na svijetu izgrađena je namjenski za ubrzivač čestica

"Istraživači iz Nacionalnog laboratorija za ubrzavanje SLAC sa sjedištem na Sveučilištu Stanford stvorili su podvodni zvuk toliko glasan da trenutno isparava vodu i čini se da postavlja prag intenziteta zvuka u vodi." Https://t.co/PZiLF87QbH

- Amber Mac (@ambermac) 23. svibnja 2019

Zgrada Linearnog akceleratora u Nacionalnom laboratoriju za akceleraciju SLAC u San Franciscu jedna je od najdužih zgrada na svijetu. Zgrada je uokolo 3,2 km dugačak i u njemu se nalazi vrlo snažan linearni akcelerator čestica.

8. Najviša temperatura koju je ikada stvorio čovjek zabilježena je unutar akceleratora čestica

TIL da su 2012. godine znanstvenici s Hadron Collidera stvorili kvark-gluon plazmu i nakon toga zabilježili najvruću temperaturu koju je stvorio čovjek, 5,5 bilijuna Celzijevih stupnjeva. https://t.co/KrZmuDuJEXpic.twitter.com/08w8r98AOx

- Danas sam naučio Qwyck (@TILbyqwyck) 11. kolovoza 2018

Temperatura mjehurića od oko 5,5 bilijuna Celzijevih stupnjevasnimljen je 2012. godine u relativističkom Heavey Ion Collideru Nacionalnog laboratorija Brookhaven. To im je ne samo donijelo Guinnessov rekord, već im je omogućilo i stvaranje male količine kvark-gluon plazme (stanje tvari za koje se smatralo da je dominiralo ranim svemirom).

9. Tvorovi su se nekada koristili za čišćenje dijelova gasa

Sedamdesetih godina 20. stoljeća, Enrico Fermi Nacionalni laboratorij unajmio je Feliciu, pahuljicu (na slici) koja će služiti kao čistač cijevi za akumulator čestica višemilijunskog dolara. (Slika: FNAL.) Pic.twitter.com/rDAYbCLwas

- Prilično zanimljivo (@qikipedia) 19. kolovoza 2018

Između 1971. i 1999. godine, ferret se zapravo koristio za čišćenje određenih dijelova akceleratora čestica u Fermilabovu laboratoriju Meson. Budući da se feretni tik vole probijati i penjati kroz tunele, smatrani su savršenim rješenjem za održavanje stotina metara vakuumskih cjevovoda od smeća prije nego što ispaljuju čestice po njima.

Svaka bi tvor, poput Felicije Feret, kroz duge dijelove cijevi povukla krpu umočenu u otopinu. Tvorovi su od tada zamijenjeni posebno dizajniranim robotima.


Gledaj video: De Broglie wavelength. Physics. Khan Academy (Kolovoz 2022).