Neįtikėtina Technologija: Kaip Dirba „Atom Smashers“

{h1}

Dalelių greitintuvai, dar vadinami atomų sutriuškintojais, susiduria su subatominėmis dalelėmis, turėdami labai didelę energiją, kad atskleistų pagrindines visatos savybes.

Redaktoriaus pastaba: Šioje savaitinėje serijoje „WordsSideKick.com“ tiria, kaip technologijos skatina mokslinius tyrinėjimus ir atradimus.

Dalelių fizikams yra pats sunkiausias darbas: sutriuškinti subatomines daleles beprotišku greičiu, kad būtų atskleistos visatos paslaptys.

Atomų sutriuškintojai arba dalelių greitintuvai dalelės susiduria su atomais ar kitomis subatominėmis dalelėmis beveik šviesos greičiu, sukurdami naujas daleles ir radiaciją, kuri mokslininkams pasakoja apie materijos statybinius blokus.

„Mūsų tikslas visada yra suprasti, kaip sudedamas pasaulis“, - sakė Rogeris Dixonas, Fermi nacionalinės greitintuvo laboratorijos (Fermilab) Batavia mieste, Ill., Akseleratorių skyriaus vadovas.

Kai žmonės kalba apie atomų sutriuškinimą, jie paprastai nurodo milžiniškus dalelių greitintuvus visame pasaulyje esančiose fizikos laboratorijose. Tačiau iš tikrųjų kai kurie televizoriai yra net dalelių greitintuvai. Terminas „vamzdelis“ savo pavadinimą įgauna iš elektroninių vamzdžių, vakuuminių vamzdžių, šaudančių elektronų pluoštu fluorescenciniame ekrane. Elektronai susiduria su ekrane esančiomis fosforo molekulėmis ir sukuria šviesos tašką arba tašką.

Milžiniško atomo triuškintojai veikia panašiu principu, tačiau daug didesniu mastu. Dalelės keliauja daug greičiau, o susidūrimai sukuria daugiau subatominių dalelių ir radiacijos - energiją paverčiant mase, kaip aprašyta garsiojoje Einšteino E = mc ^ 2 lygtyje. [Juokinga fizika: pačios mažiausios dalelės gamtoje]

Ši nuotrauka rodo didžiojo hadronų kolliderio tunelį, kuriame dalelių pluoštai praeina per centrinius vamzdžius prieš susidurdami vienas su kitu.

Ši nuotrauka rodo didžiojo hadronų kolliderio tunelį, kuriame dalelių pluoštai praeina per centrinius vamzdžius prieš susidurdami vienas su kitu.

Kreditas: CERN

Dalelių greitintuvai yra dviejų formų: Linijiniai greitintuvai siunčia daleles tiesia linija į savo taikinį, tuo tarpu žiediniai greitintuvai arba sinchrotronai siunčia daleles plakdami aplink apskritimą.

Pagrindiniai žaidėjai

Didžiausias pasaulyje galingiausias akceleratorius yra CERN, Ženevoje, didžiojo hadronų susidūrimo (LHC) sinchrotronas. LHC gyvatės, esančios 574 pėdų (175 metrų) atstumu po Prancūzijos ir Šveicarijos siena, buvo perbrauktos 27 mylių atstumu. Būdamas po žeme, akceleratorių apsaugo nuo kosminės spinduliuotės, galinčios sudaryti pašalines daleles, kurios supainioja eksperimentus.

LHC viduje dvi protonų pluoštai plaka aplink tunelį priešingomis kryptimis, pasisukdami daugybe radijo dažnio ertmių. Myersas teigė, kad ertmės sukuria elektrinį lauką ta pačia kryptimi kaip dalelės ir suteikia joms energijos, artėjant aplink, pasak Myerso - panašiai kaip tėvai stumia vaiką ant žaidimų aikštelės žiedinės sankryžos.

Kiekvienas spindulys eina savo vamzdyje, kuris laikomas dideliame vakuume (mažesnis oro slėgis nei mėnulio paviršius). Sijos yra valdomos 8,3 teslos superlaidžiu elektromagnetu, kuris yra maždaug 100 000 kartų didesnis už Žemės magnetinio lauko stiprį. Naudojant didžiausią pasaulyje kriogeninę sistemą, magnetai atšaldomi iki 2 Kelvinų arba -456 Farenheito (-271 C) temperatūros. [Nuotraukos: didžiausias pasaulyje „Atom Smasher“ (LHC)]

Kai pagreitinti protonai susiduria, detektoriai „mato“ susidarančias daleles ir jų skleidžiamą radiaciją.

Mokslininkai naudoja LHC atkurti sąlygas iškart po Didžiojo sprogimo. 2012 m. Liepos mėn. LHC atkreipė tarptautinį dėmesį, kai mokslininkai pranešė apie Higso bozono atradimą. Dalelė manė paaiškinti, kaip kitos dalelės gauna savo masę.

„Mes čia nebūtume, neturėtume masės, be šios dalelės nebūtume“, - sakė Steve'as Myersas, CERN greitintuvų ir technologijos direktorius. Tai surasti buvo „tarsi ieškoti adatos per milijoną šieno grėblių“, sakė Myersas. [Galerija: ieškokite Higso Bosono]

LHC buvo uždarytas 2013 m., Kad būtų atnaujinta jo spinduliuotės energija, ir planuojama jį atidaryti 2015 m. Pradžioje.

JAV „Fermilab“ yra antras pagal dydį pasaulyje dalelių greitintuvas „Tevatron“. Prieš jį uždarydamas 2011 m., „Tevatron“ buvo pirmasis greitintuvas, kuriame buvo naudojami superlaidūs elektromagnetai, ir buvo naudojamas aptikti naują subatominę dalelę, vadinamą viršutine kvarke.

Pagrindinis „Fermilab“ purkštuvas į „Tevatron“ vis dar veikia, ir mokslininkai jį naudoja norėdami išsiųsti neutrinų arba vaiduokliškų dalelių, kurios retai sąveikauja su normalia medžiaga, pluoštą į požeminę kasyklą Minesotoje, esančią 455 mylių (732 km) atstumu. Pagrindinis „Fermilab“ purkštuvas yra sujungtų kietųjų dalelių greitintuvų, naudojamų į priekį, grandinės dalis. Tai pagreitina protonus ir antiprotonus, kurie patenka į Tevatron.

Ateityje „Fermilab“ inžinieriai tikisi pagaminti linijinį greitintuvą, kuriame būtų naudojami superlaidūs radijo dažnio ertmės, tai yra metalinės kameros, kurios sukuria elektrinius laukus, reikalingus dalelėms pagreitinti iki didelės energijos.

Vienintelis šiuo metu veikiantis JAV dalelių susidūrėjas yra Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), esantis Brookhaveno nacionalinėje laboratorijoje Uptone, N.Y.

Šios mašinos yra „ne kas kita, kaip žibintuvėliai, kurie tampa vis galingesni“, - teigė Dixonas, „Fermilab“ akseleratorių skyriaus vadovas. „Kai padarai energiją aukštesne ir aukštesne, matai tikslesnes ir detalesnes materijos ir kaip jos sudėjimo detales“, - teigė Dixonas.

Kiti greitintuvai

Jei LHC ir „Tevatron“ yra akceleratoriaus pasaulio kosminiai šautuvai, veikiantys tera (trilijonų) elektronų voltų diapazone, tada giga (milijardai) elektroninių voltų (GeV) greitintuvai yra keleiviniai lėktuvai.

Paimkite Stanfordo linijinį greitintuvą arba SLAC Menlo parke, Kalifornijoje. 3,2 km ilgio pagrindinis SLAC linijinis greitintuvas yra ilgiausias pasaulyje. Jis sukuria elektronus, naudodamas radijo dažnio jonų šaltinį, kad pagreitintų elektronus ir pozitronus (antimonetinius elektronų atitikmenis) iki 50 GeV.

Bet šiuos greitintuvus riboja įtampa, kurią galima pritaikyti prieš jiems nutrūkstant elektros energijai. Dabar Teksaso universiteto Ostine ir kitur mokslininkai kuria visiškai kitokį greitintuvą - tokį, kuris gali tilpti ant stalviršio.

Gregory McLaskey tiria UC Berkeley gedimo planšetinį kompiuterį.

Gregory McLaskey tiria UC Berkeley gedimo planšetinį kompiuterį.

Kreditas: Prestonas Davisas.

Šie staliniai greitintuvai impulsiniu lazeriu impulsuoja helio dujas, sukurdami plazmą, turinčią didelę energiją materijos būseną, kurioje atomai atjungiami nuo elektronų. „Plazma, kaip apibrėžimas, jau yra suskaidyta ir tiek pat pažeista, kiek gali būti medžiaga, todėl neturi skilimo ribos“, - teigė UT Ostino komandos vadovas fizikas Michaelas Downeris.

Kai tik valtis palieka žadintuvą vandenyje, lazerio spindulys palieka žadintuvą plazmoje, o elektronai įsibėgėja „banglenčių“ metu. Naudojant Downerio sistemą, elektronus galima padidinti iki 2 GeV - energijos, kuriai prireiks dviejų futbolo aikščių ilgio, naudojant įprastus greitintuvus.

Esant daug mažesnei energijai, dalelių greitintuvai dažniausiai naudojami medicinoje. Dalelių terapija naudojama vėžiui gydyti, naudojant aukštos energijos protonų ar kitų dalelių pluoštus.

Sekite Tanya Lewis įjungta „Twitter“ir „Google+“. Sekite mus @gyvenimų mokslas, Facebook& „Google+“. Originalus straipsnis svetainėje WordsSideKick.com.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Kaip Paukščiai Gali Nuskristi Reaktyviniu Lėktuvu
Kaip Paukščiai Gali Nuskristi Reaktyviniu Lėktuvu

Hillary Clinton Ginčai: Kaip Veikia El. Pašto Serveriai?
Hillary Clinton Ginčai: Kaip Veikia El. Pašto Serveriai?

Mokslas Naujienos


Ilgiausiai Žinomas Spermatozoidas Sukuria Gamtos Paradoksą
Ilgiausiai Žinomas Spermatozoidas Sukuria Gamtos Paradoksą

Moliūgai: Stebėtinai Sveikas Helovinas
Moliūgai: Stebėtinai Sveikas Helovinas

Psichologai Teigia, Kad Blogas Naujienų Apie Klimato Pokyčius Atvejis Yra „Ekologinis Nerimas“
Psichologai Teigia, Kad Blogas Naujienų Apie Klimato Pokyčius Atvejis Yra „Ekologinis Nerimas“

Ar Išmanieji Telefonai Žudo Mūsų Pokalbio Kokybę?
Ar Išmanieji Telefonai Žudo Mūsų Pokalbio Kokybę?

Šuniukų Meilė: Naminių Gyvūnėlių Savininkai Yra Laimingesni, Sveikesni
Šuniukų Meilė: Naminių Gyvūnėlių Savininkai Yra Laimingesni, Sveikesni


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com