Что такое ускоритель элементарных частиц?

Ускорительвчастицы это машина, способная ускорять заряженные протоны, электроны или атомы, удерживая их в узких пучках, со скоростью, близкой к скорость света, за счет применения интенсивных электрические поля и магнитный. Ускорители элементарных частиц используются для научных исследований, а также для получения синхротронного излучения.

Посмотритетакже: Ионизирующее излучение - что это такое, каковы риски, pВкакие?а также это устраивает

Как работает ускоритель частиц?

Ускорители частиц использовать электрические поля для ускорения частиц как протоны и электроны через большой разность потенциалов. Траектория этих частиц контролируется сильным внешним магнитным полем, которое фокусирует пучок частиц, делая его все более узким.

THE кинетическая энергия частиц, движущихся внутри ускорителей, измеряется в нетрадиционных единицах измерения электрон-вольт (эВ). Эта единица эквивалентна тому, сколько энергии хранится в электроне при воздействии электрический потенциал из 1 В. Электрон-вольт равен примерно

1,6.10^-19 J, а в современных ускорителях частиц можно добиться столкновениямежду частицами энергия которого близка к 7 ТэВ (7,10¹² эВ). Для достижения такого большого количества энергии протоны и электроны ускоряются до более чем 99% скорости света.

На снимке - один из экспериментов, проведенных на крупнейшем в мире ускорителе частиц LHC.

Самыми простыми ускорителями частиц являются генератор ван дер графа это электронно-лучевая трубка (используется в телевизорах с электронно-лучевой трубкой, также известных как ламповые телевизоры), оба ускорителя линейный а также электростатика. Линейный, почему электрические заряды набирать скорость на прямом пути и электростатику, работая с поляэлектрическийконстанты, то есть они не меняются с течением времени.

Современные ускорители частиц включают линейные и круговые ускорители. Примером современных ускорителей является LHC (Большой адронный коллайдер). На LHC протоны инжектируются в линейный ускоритель, затем этот пучок протонов направляется в последовательность колец. В этих кольцах пучок протонов все больше коллимируется магнитными полями и ускоряется динамическими электрическими полями.

Для чего нужен ускоритель частиц?

Ускорители элементарных частиц имеют множество применений, наиболее распространенным из которых является "визуализировать" чрезвычайно энергичные субчастицы, как кварки и бозоны Хиггса. Эти частицы можно наблюдать только в течение очень коротких мгновений, когда два атома, движущиеся со скоростью, очень близкой к скорости света, сталкиваются лицом к лицу.

Некоторые ускорители частиц исследуют столкновения между частицами с высокой энергией.

Ускорители частиц также служат для получения синхротронного излучения.. Синхротонное излучение - это имя, данное электромагнитные волны испускается частицами, движущимися в круговом кольце ускорителя частиц. Излучение испускается ускоренными частицами, поэтому некоторые ускорители частиц может создавать разные «линии света» - рентгеновские лучи, гамма-лучи и любые желаемые частоты. Эти излучения используются для самых разных целей: структурный анализ материалов, онкологические методы лечения, визуальные исследования и т. Д.

Посмотритетакже: Откройте для себя субчастицы, из которых рождаются протоны и нейтроны.

Где ускорители частиц?

Большинство ускорителей частиц можно найти в университетах и ​​исследовательских центрах по всему миру. В настоящее время около 30 тысяч ускорители частиц в действии.

Ускорители частиц в Бразилии

Бразилия имеет большие ускорители частиц в Национальная лаборатория синхротонного света (LNLS), среди них выделяются Сириус, один из самых современных источников синхротонного света 4-го поколения в Бразилии и в мире. Внедряется новый ускоритель частиц, который будет служить нескольким целям, таким как академические исследования в области энергетики, окружающей среды, обороны, промышленности, здравоохранения и т. Д.

Ускоритель Сириус сможет создавать линии света в миллиарды раз более интенсивные, чем те, которые производятся UVX, открыт в 1997 году и закрыт в 2019 году. Таким образом можно проводить новые исследования, стимулирование развития отечественной науки.

Рафаэль Хеллерброк
Учитель физики

Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-acelerador-particulas.htm